[發(fā)明專利]耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310628677.5
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103602935A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘鼓;李亞芳;長海博文;邱楚;吳志斌
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: C22F1/043
• 分類號: C22F1/043
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法，屬于有色金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

過共晶Al-Si合金具有耐熱耐磨性好、比強度高以及熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點，是一種理想的輕質(zhì)耐磨材料。過共晶Al-Si合金的組織主要由初晶Si和（α-Al+β-Si）共晶體組成，彌散分布在基體上的高硬度Si相粒子具有耐磨作用和自潤滑作用，表現(xiàn)出良好的干摩擦學(xué)特征，是影響該合金摩擦學(xué)性能的最大因素。不同于鑄鐵的硬基體上分布著軟質(zhì)點石墨，過共晶鋁硅合金的摩擦學(xué)機制是軟基體上分布著硬質(zhì)點，在摩擦發(fā)生時，Si相硬質(zhì)點起到耐磨與支撐作用。因此，合金的耐磨性主要受Si相的數(shù)量、尺寸和分布情況的影響。中國專利公開號CN101535515A公開了一種可加工性優(yōu)異的耐磨性鋁合金材料及制造方法，對含13～15%Si的鋁合金進(jìn)行均勻化處理后加工成形為零件，再進(jìn)行(480～500℃)×(1～3h)+(150～230℃)×(1～16h)的固溶時效處理，得到耐磨性和加工性能良好的鋁合金材料。該方法主要通過熱處理控制初晶Si粒子及金屬間化合物的粒狀和面積占有率，以改善合金的耐磨性，由于Si含量偏低，該方法對合金耐磨性的提高有限。此外，該方法未考慮共晶硅粒徑大小對合金耐磨性的影響。中國專利公開號CN101457318A中公開了一種含18～25%Si的高硅鋁合金缸套材料，合金中Fe、Mn、Ni元素含量分別為3.5～6.0%、0.5～1.5%、1～2%，其形成的金屬間化合物細(xì)小、均勻，雖然對提高合金耐磨性能有益，但在改善合金的成形工藝及變形加工性能方面有一定的難度。此外，該方法要獲得細(xì)小耐磨富Fe相，需采用噴射沉積工藝，設(shè)備昂貴，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法，通過熱處理得到耐磨性能良好的過共晶鋁硅合金材料。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法，包括以下步驟：

1）將待熱處理的過共晶Al-Si合金進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為490～540℃，固溶時間為2～24h；

2）將固溶后的過共晶Al-Si合金出爐快速淬火；

3）再時效處理，時效溫度為160～210℃，時效時間為5～15h，隨后冷卻至室溫。

進(jìn)一步地，上述的耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法，所述過共晶Al-Si合金中Si的質(zhì)量百分含量為14～23%。

更進(jìn)一步地，上述的耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法，所述待熱處理的過共晶Al-Si合金采用P-RE、P-Sr、P-Ca二元或多元復(fù)合變質(zhì)劑對初晶硅和共晶硅進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。

再進(jìn)一步地，上述的耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法，所述待熱處理的過共晶Al-Si合金為經(jīng)復(fù)合變質(zhì)熔鑄制備的過共晶Al-Si合金鑄件、鍛件或擠壓件。

再進(jìn)一步地，上述的耐磨性能良好的過共晶Al-Si合金的熱處理方法，步驟2）中，所述淬火轉(zhuǎn)移時間為0～15s，淬火介質(zhì)為水。

本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：

本發(fā)明通過對復(fù)合變質(zhì)處理后的過共晶Al-Si合金材料進(jìn)行一定溫度和時間下的固溶處理，快速淬火以及時效處理，使得在初生Si不發(fā)生粗化的前提下，共晶Si粒子直徑變大，且實現(xiàn)球化，且初生硅不發(fā)生粗化，消除Si相尖角的不利影響，明顯提高合金材料的耐磨性能，且不影響合金材料的切削加工性能；有效地改善變質(zhì)后Si相的形貌，消除變質(zhì)過程不能消除的成分偏析、組織不均勻等缺陷，尤其適用于經(jīng)充分復(fù)合變質(zhì)處理的過共晶Al-Si合金件。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：

圖1：520℃×6h+190℃×10h熱處理前Al-17Si合金微觀組織示意圖；

圖2：520℃×6h+190℃×10h熱處理后Al-17Si合金微觀組織示意圖；

圖3：520℃×6h+190℃×10h熱處理后Al-17Si合金磨料表面形貌示意圖。

具體實施方式