[發明專利]一種高硅鋁合金的制備方法

有效

• 申請號: 201210372948.0
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102876910A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張立峰;王升千
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/03;C22C1/06;C22C21/02;C22B9/16
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

（一）???技術領域

???????本發明涉及鋁合金領域，特別涉及一種高硅鋁合金的制備方法。

（二）???背景技術

???????目前，隨著科技的發展，鋁合金在國民經濟和日常生活中因其密度低、強度好、耐腐蝕性好、導電和導熱性能良好、可鑄造、可焊接以及良好加工性能等優良品質而得到廣泛的應用，囊括了交通運輸、包裝容器、建筑裝飾、航空航天、機械電器、電子通訊、石油化工、能源動力、文化衛生等行業僅次于鋼鐵的第二大金屬，成為發展國民經濟與提高人民物質和文化生活的重要基礎材料。特別是當今世界人類的生存和發展面臨著資源、能源、環保、安全等問題的嚴峻挑戰，加速發展鋁合金產業有著很重要的意義。其中高硅鋁合金就是一種鑄造耐磨性好、抗腐蝕性強、抗拉強度大、熱膨脹系數小、機械加工性能良好的鋁合金，但也是一種難冶煉的合金。目前制造硅鋁合金的主要工藝是：在純鋁基礎上加入金屬或者非金屬元素，進行熔融，但這種方法能源消耗大，成本高，工藝復雜。

（三）???發明內容

???????為克服現有技術的不足，本發明是一種運用碳化硅和鋁密度不同及其在硅液中溶解度的差異，來生產一種鑄造耐磨性好、抗腐蝕性強、抗拉強度大、熱膨脹系數小、機械加工性能良好的高硅合金。

???????本發明解決的技術問題所采用的技術方案是：將碳化硅鋁合金與固體硅按重量比例混合，碳化硅鋁合金20～30%，固體硅70～80%，然后將該混合物放在中頻感應爐進行重熔，待重熔完成后，碳化硅溶解在硅液中沉積在下部，鋁溶解在硅液中浮在上部，然后將底部和上部溶液分離，在得到的鋁與硅液混合物中加入微量合金元素銅、鋁鈦、鋁錳、鋁鎳、鎂、鐵、鋅、鉍，然后精煉、扒渣、澆鑄。其技術關鍵在于鋁及碳化硅的密度差異及其它們在硅液中的溶解度不同，實現了鋁和碳化硅在硅液中的分離，為生產硅鋁合金提供了可行性。

按照上述操作工藝，可以得到一種高硅鋁合金，其組分如下：鋁65~80%，硅20~35%,其他組分1.5~4%。

上述高硅鋁合金的制備方法，步驟如下：

1）??配料：將碳化硅鋁合金與固體硅按一定的重量比配料，碳化硅鋁合金20～30%（碳化硅約60~80%，鋁約20~40%），固體硅70～80%。

2）??裝爐：將配好的碳化硅鋁合金和固體硅投入中頻感應爐中，熔煉溫度控制在1450~1500℃，充分熔化。

3）??分離：待充分熔化后，熔體分為兩層。其中上層是液體鋁溶解在硅液中，下層是液體碳化硅溶解在硅液中。將上下兩層分開，下層液體可以在熔融狀態凈化，重新得到硅。

4）??微合金化：將一定質量的銅、鋁鈦合金、鋁錳合金及鋁鎳合金投入到分離開的上層混合熔融液體中，熔煉時間為1~2小時。

5）??變質處理：溫度控制在900~950℃，加入變質劑，攪拌20分鐘，使其均勻。

6）??精煉：將熔液轉運到保溫爐內，用六氯乙烷出氣，同時加入造渣劑，攪拌均勻，靜置。

7）??扒渣：溫度控制在760~780℃，將熔液上層的全部雜物清除。

8）??鑄造：熔液溫度控制在760~780℃，熔液流經過濾篩流到槽內，再流到鑄模中完成澆鑄。

本發明用到的主要原料是碳化硅鋁合金、固體硅以及多種微量合金元素。

本發明中，加入較多的硅量是為了形成大量的硅液并溶解鋁和碳化硅。由于密度和溶解度不同，因而碳化硅溶解、沉積在硅液下層；鋁溶解于上層硅液。

本發明中熔融硅液具有很好的流動性，很容易實現上下兩層熔融液體的分離。

本發明利用鋁及碳化硅的密度差異和在硅液中的溶解度的差異，生產出一種鑄造耐磨性好、抗腐蝕性強、抗拉強度大、熱膨脹系數小、機械加工性能良好的高硅鋁合金。

這種高硅鋁合金比其組成如下所示（按重量百分）：