[發(fā)明專利]一種制備噴射成形過共晶鋁硅合金方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710303661.1
• 申請(qǐng)日: 2007-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN101462166A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鋒;熊柏青;張永安;朱寶宏;劉紅偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): B22F3/00
• 分類號(hào): B22F3/00;C22F1/043
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 程鳳儒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種利用噴射成形技術(shù)改善過共晶鋁硅合金耐磨性的新方法，適用于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

過共晶鋁硅合金因其具有低的熱膨脹系數(shù)和良好的耐磨性在機(jī)械工業(yè)、汽車工業(yè)和電子工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，采用普通鑄造工藝生產(chǎn)過共晶鋁硅合金時(shí)，緩慢的冷卻速度導(dǎo)致合金中形成了粗大的板塊狀硅相，這些板狀初晶硅相是由一些極薄的板狀晶重疊而成，板塊之間結(jié)合力很低，在磨損時(shí)一般在板塊中間斷裂，嚴(yán)重地惡化了合金的磨損性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種利用噴射成形技術(shù)制備過共晶鋁硅合金的方法，實(shí)現(xiàn)合金組織和耐磨性能的改善，避免了利用普通鑄造技術(shù)制備過共晶鋁硅合金時(shí)板塊狀初晶硅相的出現(xiàn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：

一種制備噴射成形過共晶鋁硅合金方法，采用噴射成形方法制備過共晶Al-(16～45％)Si-X合金時(shí)，其中，該合金的成分和含量為Si?16～45wt％、X?0～5wt％、其余為Al，X為Cu和/或Mg，將該合金預(yù)制錠熔化后流經(jīng)中間包、導(dǎo)流管，通過氣流霧化噴嘴噴射出的霧化氣體對(duì)導(dǎo)流管流出的合金熔體進(jìn)行噴射成形，并沉積到接收裝置的接收盤上，噴射成形的工藝參數(shù)為：霧化氣體為氮?dú)猓混F化壓力為0.6～0.8MPa，合金熔體溫度為1073K～1173K，中間包、導(dǎo)流管的溫度均為1073K～1173K，導(dǎo)流管的出口到接收盤的沉積距離為400mm～500mm，在接收盤得到圓錠，采用車削工藝，車削圓錠的外圓和端面，通過熱擠壓變形加工，再進(jìn)行熱處理，即得到高耐磨性噴射成形過共晶鋁硅合金。

一種高耐磨性噴射成形過共晶鋁硅合金，所述的過共晶鋁硅合金為Al-(16～45％)Si-X合金，其中，該合金的成分和含量為Si?16～45wt％、X?0～5wt％、其余為Al，X為Cu和/或Mg，并采用噴射成形方法制成。

本發(fā)明是采用噴射成形技術(shù)制備過共晶Al-(16～45％)Si-X合金，快速凝固方法可以有效地改變過共晶鋁硅合金中初晶硅的形態(tài)和尺寸，顯著改善了合金的磨損性能。噴射沉積是一種新型的快速凝固方法，它是將金屬液流霧化成液態(tài)微滴，在高速惰性氣體的作用下，液滴迅速冷卻，隨后沉積在接收基板上，形成了一定形狀的沉積坯件。對(duì)鋁硅合金而言，當(dāng)其硅含量低于16wt％時(shí)，利用噴射成形方法制備合金時(shí)，形成的顆粒狀硅相數(shù)量不足，對(duì)合金的耐磨性影響不大；當(dāng)其硅含量大于45wt％時(shí)，合金的塑韌性大幅度降低，材料在工程中失去應(yīng)用價(jià)值，因此，硅含量為16～45wt％。

噴射成形過共晶鋁硅合金具有良好的耐磨性主要是由于在合金組織中形成了顆粒狀的初晶硅相，與鑄態(tài)組織中的板塊狀初晶硅相比，這些顆粒狀的硅相尺寸較小，它們均勻分布在基體組織中，形成了硬質(zhì)點(diǎn)分布于軟基體中的理想的耐磨體系。利用普通鑄造法生產(chǎn)的過共晶鋁硅合金，粗大的硅相本身強(qiáng)度很低，且內(nèi)部存在著裂紋，硅相尖角與基體結(jié)合處形成了嚴(yán)重的應(yīng)力集中，磨損過程中在剪切應(yīng)力的作用下，容易折斷的硅相從合金基體上脫落，導(dǎo)致合金的耐磨性下降；噴射沉積過共晶鋁硅合金組織中存在著大量的顆粒狀硅相，硅相顆粒與基體之間形成了光滑的邊緣，與基體之間的結(jié)合十分緊密，硅相尖角的消失有效地降低了應(yīng)力集中的程度，在剪應(yīng)力的作用下初晶硅相的斷裂和剝落傾向減弱，合金的耐磨性得以提高。

在2003年3月14日北京有色金屬研究總院申請(qǐng)名為“一種超高強(qiáng)度高韌性鋁合金材料及其制備方法”專利申請(qǐng)并授予專利權(quán)(專利號(hào)為03119605.5)。在該專利中，詳細(xì)記載了關(guān)于噴射成形方法和所使用的設(shè)備的問題。噴射成形方法為：(1)按合金成分，配制預(yù)制合金錠；(2)升溫將合金預(yù)制錠熔化后，采用惰性氣體并通過霧化噴嘴進(jìn)行霧化，霧化噴嘴以1～5Hz的頻率高速掃描，霧化氣體為高純惰性氣體，霧化壓力為0.5～1.0MPa；(3)在氣霧化的同時(shí)，將霧化液沉積在接收裝置上，即得到所需的鋁合金材料。噴射成形設(shè)備采用非真空噴射成形設(shè)備，該非真空噴射成形設(shè)備包括有：感應(yīng)加熱熔爐、感應(yīng)加熱或電阻加熱的中間包、導(dǎo)流管、氣流霧化噴嘴，接收罐體，在接收罐體中安裝接收裝置。因此，噴射成形技術(shù)是一個(gè)很成熟的技術(shù)。