[發(fā)明專利]微納米基體上生成枝晶組織的鋁合金及制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010605015.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN102011034A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝敬佩;王愛琴;王文焱;李洛利;李繼文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/04
• 分類號(hào): C22C21/04;C22C1/02
• 代理公司: 洛陽公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 苗強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納米鋁合金制造技術(shù)，具體涉及一種組織為微納米基體上自生枝晶組織的鋁合金及制備方法。

背景技術(shù)

按照成型類別，鋁合金一般分為變形鋁合金、鑄造鋁合金、粉末冶金鋁合金，其中，鑄造鋁合金占75～80％。按照主要合金元素的不同，鑄造鋁合金一般分為四類：Al-Zn系合金，有自然時(shí)效傾向、強(qiáng)度較高、密度大、耐蝕性差、熱裂傾向大、生產(chǎn)時(shí)對(duì)環(huán)境污染較大，現(xiàn)在一般不用，如ZL401、ZL402等。Al-Mg系合金強(qiáng)度較高、延性韌性好、具有穩(wěn)定的抗蝕性和良好的加工性能，但是裂紋傾向大、熔化工藝復(fù)雜、有自然時(shí)效傾向，一般為不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，如我國的ZL301等。Al-Cu系合金強(qiáng)度高，切削性能良好，在砂型鑄造條件下，室溫拉伸強(qiáng)度可達(dá)400-500MPa，是目前強(qiáng)度性能最高的鑄造鋁合金，如ZL201。Al-Si系合金占鑄造鋁合金的70％，具有良好的鑄造性能、穩(wěn)定的抗蝕性、中等的切削性能，中等的強(qiáng)度?(280-320MPa?)、如我國的ZL107、ZL109、美國的319、英國的LM21。在鑄造鋁硅合金系列中，共晶和過共晶鋁硅合金具有高強(qiáng)度、高耐磨性、低的熱膨脹系數(shù)及優(yōu)良的鑄造性能，是制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體襯套、活塞、空調(diào)壓縮機(jī)等高性能耐磨部件的優(yōu)質(zhì)材料。

在常規(guī)鑄造條件下，共晶和過共晶鋁硅合金組織為塊狀初生Si+（α-Al+Si）共晶組織，塊狀初生Si的尺寸大約為25-100μm，使合金的韌性和機(jī)械加工性能降低。近年來，如何利用快速成型技術(shù)改變鋁硅合金中硅相的形態(tài)和尺寸，提高鋁硅合金的切削加工性、韌性及強(qiáng)度，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有微納米基體上自生枝晶組織的鋁硅合金及其制備方法。該發(fā)明所制備的鋁合金，微觀組織中初生相為自生的樹枝狀α-Al，晶粒小于1μm；基體為微納米晶，硅相呈微納米級(jí)短桿狀分布于基體中，枝晶主要生長方向上的長度小于500nm，衍射斑點(diǎn)呈暈環(huán)狀。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：將重量百分比Si：12-25%、Ti：0.1-0.3%、Mg：0.5-1.0%、其余為Al的原材料按所需量進(jìn)行計(jì)算、稱重，在電阻爐中熔煉得到棒狀鑄態(tài)母合金，在單輥旋鑄機(jī)上將母合金制備成微納米基體上自生枝晶組織的條狀鋁硅合金。

一種微納米基體上生成枝晶組織的鋁合金的制備方法，由多晶硅、純鋁、鋁鈦合金、純鎂、富鈰混合稀土和磷組成，各物料的重量百分比是：多晶硅12-25%、純鋁73.7-87.4％、鋁鈦合金0.1-0.3%、純鎂0.5-1.0%，富鈰混合稀土和磷的加入量是多晶硅、純鋁和鋁鈦合金的總重量的0.5-0.7％和0.07-0.09％。

其制備方法如下：

一、熔煉，按重量將多晶硅12-25%、純鋁73.7-87.4％、鋁鈦合金0.1-0.3%，依序加入電阻爐的無鐵坩堝中，溫度600-750℃，加熱熔化；

二、多晶硅、純鋁和鋁鈦合金熔化后，將無鐵坩鍋內(nèi)的溫度升至800℃，后按坩堝中物料的總重量加入富鈰混合稀土0.5-0.7％和磷0.07-0.09％，進(jìn)行變質(zhì)處理；

三、變質(zhì)處理后，進(jìn)行吹氬除氣，溫度770-790℃；

四、用鐘罩向坩堝中壓入0.5-1.0%的純鎂，溫度760-780℃，攪拌1－5分鐘；

五、將溫度降為750-770℃，靜置5-10分鐘，出堝澆注，澆注成直徑20-40mm、長100-150mm的棒狀鑄態(tài)母合金；

六、將鑄態(tài)母合金置于直徑為30-50mm的石英管中，石英管底部的噴嘴設(shè)有開口，開口寬度2-2.5mm，長度與石英管直徑相同；

七、在石英管中將鑄態(tài)母合金感應(yīng)加熱至全部熔化，鑄態(tài)母合金熔化后，以熔化溫度點(diǎn)為準(zhǔn)，再將溫度提高50-100℃，進(jìn)行過熱溫度處理；

八、旋鑄，旋鑄時(shí)石英管底部的噴嘴與輥輪的間隙為0.4-0.5mm，輥輪轉(zhuǎn)速1600-1800r/min，吹入氬氣，壓力為0.3-0.5Mpa，旋鑄后得到條狀的具有微納米基體上生成枝晶組織的鋁合金。

一種微納米基體上生成枝晶組織的鋁合金的制備方法制得的產(chǎn)品，鋁合金材料由多晶硅、純鋁、鋁鈦合金、純鎂、富鈰混合稀土和磷組成，各物料的重量百分比是：多晶硅12.5%、純鋁?86.5％、鋁鈦合金0.2%、純鎂0.8%；富鈰混合稀土和磷的加入量是多晶硅、純鋁和鋁鈦合金的總重量的0.6％和0.08％。

所述的鋁合金，其形狀為帶狀。