[發明專利]一種過共晶鋁硅合金管材的制備方法

無效

• 申請號: 201310236877.6
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103302265A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 周榮鋒;李璐;單亞凱;盧德宏;蔣業華;周榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B22D18/02
• 分類號: B22D18/02;B22D17/00;C22C21/02;B22C3/00;F16L9/02
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技術領域

本發明涉及一種過共晶鋁硅合金管材的制備方法，尤其是一種初生硅徑向梯度分布的過共晶鋁硅合金管材的制備方法，屬于擠壓鑄造成形領域。

背景技術

過共晶鋁硅合金管材可用于滑動軸承，汽車缸套，散熱元器件等多種場合。通常過共晶鋁硅合金管材經離心鑄造或噴射沉積而成，其離心鑄造生產工藝流程如下：熔煉（添加合金元素）-離心鑄造-粗車-熱處理（調質）-精車。由于其采用離心鑄造的方法，管材內部易產生缺陷，降低缸套成品率。合金元素的使用和較多的工藝步驟，提高管材生產成本。

過共晶鋁硅合金管材噴射沉積工藝流程如下：熔煉?-?噴射沉積?–?車擠壓孔?–?擠壓成形管材。其中，噴射沉積工藝制備的過共晶鋁硅合金晶粒細小，但效率低，后續還需車出擠壓工藝孔，固態擠壓對擠壓機和模具要求較高，這也增加了噴射沉積的成本，降低了效率。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足，提出一種過共晶鋁硅合金管材的制備方法，是一種徑向初生硅梯度分布的過共晶鋁硅合金管材的擠壓鑄造方法，制得的過共晶鋁硅合金管材，內表面初生硅分布較多，耐磨性好，外表面初生硅分布較少，利于車加工。

本發明的技術方案是：將擠壓鑄造過共晶鋁硅合金管材的模具預熱后噴涂脫模劑，然后將制備好的過共晶鋁硅合金的半固態漿料擠壓鑄造得到過共晶鋁硅合金管材。具體步驟包括如下：將熔煉后的過共晶鋁硅合金金屬液制備成固相率為20～60wt%的半固態漿料，然后將半固態漿料澆入事先預熱并噴涂脫模劑的管材擠壓鑄造模具內，并在20～50?Mp的壓力條件下、以1～5mm/s的速度擠壓并保壓10～80s，開模取樣即得到過共晶鋁硅合金管材。

所述過共晶鋁硅合金金屬液的成分為Si?17～27wt%，Fe?0～3wt%，余量為Al。

所述事先預熱過共晶鋁硅合金管材的模具是將模具預熱至200～300℃。

所述脫模劑為石墨、水玻璃和水的混合物，其質量比例為1：1：1。

所述的擠壓鑄造模具為內部有型芯并且一端密閉的管材擠壓模具，型芯材料為石墨。

本發明的有益效果是：利用過共晶鋁硅合金在其固-液溫度區間流動性好的特點，針對性的解決了初生硅晶粒粗大，初生硅徑向梯度分布等技術難點；可替代傳統鑄造工藝，生產各種尺寸過共晶鋁硅合金管材，通過本發明可較大幅度的細化初生晶粒，提高管材內表面初生硅含量，并可使傳統工藝中擠壓噸位較大的擠壓機改為噸位較小的擠壓機，將傳統工藝中要求較高性能的模具材料換為45鋼等較常見材料。此外，本發明工藝所獲得管材內表面初生硅分布較多，耐磨性好，外表面初生硅分布較少，利于車加工，質量優良，適用于滑動軸承，缸套，散熱管等場合，具有良好的應用前景；

半固態成形對模具熱沖擊小，能夠提高模具壽命；擠壓鑄造模具是在合金半固態區間對半固態漿料進行成形，模具材料要求不高，常規管材擠壓模具是在合金固態狀況下成形，對模具要求高，壽命較低；本發明的管材擠壓模具石墨型芯在軸向擠壓力的作用下提供徑向分離，促使含有硬質相的半固態合金漿料內的液相沿著徑向向外分布。待半固態合金漿料冷卻后即可獲得硬質相顆粒分布較多的耐磨內表面，和硬質相分布較少韌性較高的外表面。

附圖說明

圖1為本發明制備得到的過共晶鋁硅合金管材的組織結構圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發明作進一步說明。

實施方式一：本實施方式的過共晶鋁硅合金管材的制備方法為：將熔煉后的過共晶鋁硅合金金屬液（成分為Si?17?wt%，Fe?1?wt%，余量為Al）制備成固相率為20?wt%的半固態漿料，然后將半固態漿料澆入事先預熱并噴涂脫模劑（預熱至200℃，脫模劑的成分為石墨、水玻璃和水質量比例為1：1：1）的過共晶鋁硅合金管材的擠壓鑄造模具（管材擠壓鑄造模具為內部有型芯并且一端密閉的管材擠壓模具，型芯材料為石墨）內，并在20Mp的壓力條件下、以2mm/s的速度擠壓并保壓50s，開模取樣即得到過共晶鋁硅合金管材。如圖1所示，由上往下是管材的徑向外側至徑向內側的組織結構圖，可以觀察到，徑向外側分布了較多的硬質耐磨相。