[發明專利]制備鋁硅合金型材的摩擦擠壓法

無效

• 申請號: 200910094748.1
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN101612634A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 盧德宏;李慧平;蔣業華;周榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 趙 云

技術領域

本發明涉及一種方法制備鋁硅合金型材的方法，尤其是一種摩擦擠壓法， 屬于金屬成形加工技術領域。

背景技術

鋁硅合金是最重要的鑄造鋁基結構材料，具有高耐磨和高溫性能好等優點。 但是，鑄造鋁硅合金的微觀組織中通常存在針狀共晶硅相、粗大的板片狀初生 硅顆粒，使材料的塑性、韌性和疲勞強度較低。目前對鑄造鋁硅合金硅相進行 細化和成形的技術主要有變質處理(Q.C.Jiang，Materials?Letters?59(2005)： 624-628)、快速凝固(Li?Yuanyuan，Trans.Nonferrous?Met.Soc.China，Vol.12(5) (2000)：878-881)、噴射成形等。變質處理目前只能夠使硅相顆粒細化到20～ 50μm范圍，而且存在縮松、氣孔等鑄造缺陷，所以鋁硅合金的性能提高有限， 延伸率較低。快速凝固、噴射成形等技術雖然能夠極大地細化硅相，但是成本 較高，需要進一步的致密化加工，只適用于低維度材料的生產。

由于鋁硅合金的脆性，通常不用塑性成形技術生產。但是最近的研究表明， 塑性成形加工是細化組織和提高性能的新途徑。其中，鋁基體發生劇烈塑性變 形、再結晶而嚴重細化，硅相則被基體剪切破碎，并且消除了縮松、偏析等鑄 造缺陷，材料獲得致密化，所以效果大大好于通常的液態技術。例如，等通道 轉角擠壓技術可以使硅相細化達幾百納米(Aibin?Ma，Materials?Science?and Engineering?A?399(2005)：181～189)。塑性成形加工技術的缺點是材料成形困 難，對設備和模具的要求高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種對鋁合金合金組織進行細化的摩擦擠壓成型 法，可以直接生產出高塑性、高強度和耐磨的鋁硅合金型材，且發明的方案具 有工藝簡單，流程短，設備要求低等優點。

本發明的發明的目是通過下列技術方案實現的：

工藝步驟：①在一帶凹形腔體的鋁硅合金坯料夾具中裝入鋁硅合金坯料， 凹形腔體中再裝入一個帶偏離中心線的偏心孔的摩擦擠壓頭；②摩擦擠壓頭轉 動并同時對鋁硅合金坯料施壓，使鋁硅合金坯料升溫塑性化，從而使組織嚴重 細化的鋁硅合金材料從摩擦擠壓頭的偏心孔中擠出，成為型材；③在摩擦擠壓 中控制鋁硅合金坯料的溫度不超過其共晶溫度。

本發明所述的摩擦擠壓頭的相對轉速為10轉/分～3000轉/分，對鋁硅合金 坯料施加1MPa～20MPa的擠壓力。

所述的摩擦擠壓頭采用硬度和熔點大于鋁硅合金坯料的硬質合金或陶瓷材 料制成。

鋁所述的硅合金坯料采用鑄造或粉體壓制而成的坯料。

本發明具有有益效果是：與普通液態變質處理相比，具有可將鋁硅合金材 料中硅相顆粒細化到≤10微米，消除基體中的鑄造缺陷，同時制備出鋁硅合金 型材的優點。與普通固態塑性成形技術相比，由于增加了強烈的機械攪拌作用， 所以硅相細化效果好，同時還具有工藝簡單，流程短，對設備和模具要求低等 優點。因此，利用本發明可以直接生產出高塑性、高強度和耐磨的鋁硅合金型 材，同時成本較低，具有較好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的加工原理圖；

圖2為用現有技術(P變質)加工的鋁硅合金材料顯微組織圖；

圖3為本發明的方法加工的鋁硅合金材料顯微組織圖。

圖1中，1為摩擦擠壓頭，2為鋁硅合金坯料夾具，3為鋁硅合金坯料，4為 偏心孔，v為摩擦擠壓頭的旋轉速度，P為摩擦擠壓頭的受力。

圖2中，鋁硅合金材料(用P變質處理)的微觀組織含有粗大的顆粒狀初生 硅和針狀共晶硅。大部分初生硅顆粒直徑在50微米左右，少量粗達100微米左 右。

圖3中，在經過本發明技術加工過的相同鑄造鋁硅合金材料組織中，大部分 硅相顆粒被細化成了＜5微米的顆粒，只有少量顆粒在10微米左右。同時，無論 大小，顆粒都明顯球化。

具體實施方式

實施例1

Al-30％Si合金的摩擦擠出加工：

A、制造一個Φ4偏心孔的摩擦擠壓頭；

B、摩擦擠壓頭與Al-30％Si合金坯料表面進行摩擦，摩擦相對速度達到530 轉/分鐘，同時施加5MPa的擠壓力，從摩擦擠壓頭偏心孔中擠出Φ4的型材，其 中硅相顆粒平均直徑達到1.3微米。

實施例2