一种稀土元素钐合金化铝硅合金及制备方法，合金的各组分的重量百分比是：硅为9.0~9.8%，钐为0.05~0.4%，余量为铝；将石墨坩埚中Al-Si合金加热至熔化后，在770~790℃温度下按上述重量百分比加入钐或铝-钐中间合金，保温5~8分钟；对上述合金熔体在超声强度为10w/cm2~38w/cm2、超声处理时间总计为3~8分钟、每次超声时间为20~30秒、间歇时间20~30秒的条件下施加间歇超声处理；然后将合金熔体降温至720~740℃，保温31~180分钟后在40~65℃/min的冷却速度下凝固成形。本发明专利技术能明显促进α-Al相的细化、球化；使针状共晶硅变为点状或短杆状，并且使其分布更分散、均匀，从而使铝合金的显微组织与力学性能得到显著的改善，且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，合金的各组分的重量百分比是：硅为9.0~9.8%，钐为0.05~0.4%，余量为铝；将石墨坩埚中Al-Si合金加热至熔化后，在770~790℃温度下按上述重量百分比加入钐或铝-钐中间合金，保温5~8分钟；对上述合金熔体在超声强度为10w/cm2~38w/cm2、超声处理时间总计为3~8分钟、每次超声时间为20~30秒、间歇时间20~30秒的条件下施加间歇超声处理；然后将合金熔体降温至720~740℃，保温31~180分钟后在40~65℃/min的冷却速度下凝固成形。本专利技术能明显促进α-Al相的细化、球化；使针状共晶硅变为点状或短杆状，并且使其分布更分散、均匀，从而使铝合金的显微组织与力学性能得到显著的改善，且工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。【专利说明】一种稀土元素杉合金化绍娃合金及制备方法
本专利技术属于铝硅合金及制备
。
技术介绍
铝-硅(Al-Si)合金的铸造性能优良，无热裂及疏松倾山，气密性较高。其密度小，耐蚀性好，可在受大气.海水腐蚀的环境中使用，可承受工业气氛的环境中浓硝酸.过氧化氧等的腐蚀作用；焊接性能也好。但该合金的力学性能低，耐热性和切削加工性差。稀土元素具有独特的电子层结构及物理化学性质，有独特的4f电子结构、大的原子磁矩、很强的自旋偶合特性，对铝合金的影响也相当独特。稀土元素的变质作用具有长效性及重熔稳定性特点，比其他变质剂要好，且具有较好的脱氧和脱硫能力。北京大学张启运等采用稀士熔盐电解法及熔盐直接反应法对在Al-Si合金中定量添加的稀土元素Sm，稀土元素Sm对Al-Si合金变质能力有限，巳减弱至微不足道的程度。但南昌大学饶远生等研究了常规铸造方法下质量分数为(0.5-1.5%)的稀土元素Sm对ADC12 (Si质量分数为11%，Cu质量分数为3%)合金微观组织与力学性能的影响，稀土 Sm元素有效的改善了 ADC12合金的显微组织和力学性能。超声波在Al-Si熔体中传播时，会产生正压相和负压相，破坏熔体的结构完整性，使声阻连续性降低，熔体对声能吸收的微区差异性提高，近程有序度下降，增加结晶核心。东北大学李英龙等研究了从压铸至凝固全过程经超声作用下共晶成分(12.6%Si)和过共晶成分Al-20Si合金组织和性能的影响。结果表明:超声对初晶Si和共晶Si组织具有双重细化作用，使Si破碎变成颗粒状，合金的机械强度和塑性得到改善。合肥工业大学杨俊等研究了超声功率(300-1600W)、超声时间(20-100s)、超声温度(600-680 V )对过共晶成分Al-20Si合金组织和性能的影响，超声处理可以显著提高Al-20% Si合金的抗拉强度和延伸率。上海大学刘清梅研究了侧部导入超声处理对共晶Al-12.5Si合金凝固特性的影响，研究发现在凝固过程 (共晶反应区577-660°C)中进行超声处理能显著细化共晶硅相，改善其形貌及分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种稀土元素钐(Sm)合金化铝硅合金及制备方法，该方法能有效改善初晶硅、共晶硅的形态及分布，以提高合金的力学性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的稀土元素钐合金化铝硅合金，所述的合金的各组分的重量百分比是:硅为9.(T9.8%，钐为0.05-0.4%，余量为铝。本专利技术所述的一种稀土元素钐合金化铝硅合金的制备方法，其特征在于将石墨坩埚中Al-Si合金加热至熔化后，在77(T790°C温度下按上述重量百分比加入钐或铝-钐中间合金，保温51分钟；对上述合金熔体施加间歇超声处理后，将合金熔体降温至72(T740°C，保温31-180分钟后在4(T65°C /min的冷却速度下凝固成形。所述间歇超声处理是:超声强度为10w/cnT38w/cm2，超声处理时间总计为3-8分钟，每次超声时间为20-30秒，间歇时间20-30秒。本专利技术的技术效果是:超声作用下稀土 Sm的加入能明显促进α -Al相的细化、球化；使针状共晶硅变为点状或短杆状，并且使其分布更分散、均匀，从而使铝合金的显微组织与力学性能得到显著的改善。本专利技术工艺简单、安全可靠，操作方便，且无三废污染。【专利附图】【附图说明】图1为实施例4条件下制备的合金铸态的显微组织。【具体实施方式】本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。实施例1。将含硅为9.0% (重量百分比)的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在780°C加入Al-Sm中间合金并保温5分钟，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.05% ;然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为lOw/cm2，超声处理时间总计为3分钟，每次超声时间为25秒，间歇时间25秒；最后将合金熔体降至720°C保温31分钟后，在冷却速度为40°C /min的金属型模具中浇铸成型。实施例2。将含硅为9.3% (重量百分比)的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在790°C加入稀土元素Sm金属并保温6分钟，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.08% ;然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间`歇超声处理，超声强度为20w/cm2，超声处理时间总计为4分钟，每次超声时间为30秒，间歇时间20秒；最后将合金熔体降至720°C保温61分钟后，在冷却速度为60°C /min的金属型模具中浇铸成型。实施例3。将含硅为9.6% (重量百分比)的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在780°C加入稀土元素Sm金属并保温8分钟，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.12% ;然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为25w/cm2，超声处理时间总计为5分钟，每次超声时间为20秒，间歇时间20秒；最后将合金熔体降至720°C保温181分钟后，在冷却速度为40°C /min的金属型模具中浇铸成型。实施例4。将含硅为9.8% (重量百分比)的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在780°C加入Al-Sm中间合金并保温7分钟，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.28% ;然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为30w/cm2，超声处理时间总计为6分钟，每次超声时间为30秒，间歇时间30秒；最后将合金熔体降至730°C保温121分钟后，在冷却速度为60°C /min的金属型模具中浇铸成型。实施例5。将含硅为9.8% (重量百分比)的Al-Si合金加入到石墨坩埚加热至全部熔化，在770°C加入Al-Sm中间合金并保温8分钟，其中稀土元素Sm占合金总重量的0.4% ;然后将超声变幅杆伸入上述合金熔体中进行间歇超声处理，超声强度为38w/cm2，超声处理时间总计为8分钟，每次超声时间为30秒，间歇时间30秒；最后将合金熔体降至730°C保温121分钟后，在冷却速度为65°C /min的金属型模具中浇铸成型。将实施例4制得的铸锭取样，经打磨、抛光、腐蚀后在光学显微镜下观察合金显微组织，如附图1 (实施例4)所示。从附图1中可以看出，稀土 Sm的加入能明显促进α-Al相的细化、球化；使带尖角的块状初晶硅消失；针状共晶硅变为点状或短杆状，并且使其分布更分散、均匀，从而使铝合 金的显微组织得到明显的改善。【权利要求】1.一种稀土元素钐合金化铝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种稀土元素钐合金化铝硅合金，其特征是合金的各组分的重量百分比是：硅为9.0~9.8%，钐为0.05~0.4%，余量为铝。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡志，闫洪，阮先明，华群，魏仕勇，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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