[發(fā)明專利]一種含Bi過共晶Al-Si合金及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410842347.0
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104480356A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司頤
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/02
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金材料領(lǐng)域，特別涉及一種含Bi過共晶Al-Si合金及其制備方法。

背景技術(shù)

在鋁硅合金材料中，當(dāng)硅含量較低時(如0.7％)，鋁硅合金的延展性較好，常用來做變形合金；當(dāng)硅含量較高時(如7％)，鋁硅合金熔體的填充性較好，常用來做鑄造合金。當(dāng)硅含量超過Al-Si共晶點(diǎn)(硅12.6％)后形成的合金稱之為過共晶Al-Si合金，過共晶Al-Si合金具有耐熱耐磨性好、比強(qiáng)度高以及熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的輕質(zhì)耐磨材料。但是在過共晶Al-Si合金中，硅顆粒最高可達(dá)14.5％～25％，過共晶Al-Si合金的耐磨性與合金中初晶硅平均尺寸密切相關(guān)，隨著初晶硅平均尺寸的增大，耐磨性逐漸變差。因此需要加入一定量Ni，CU，Mg等元素制成的合金變質(zhì)能改善其綜合力學(xué)性能。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)明的目的在于提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有良好的金相結(jié)構(gòu)并且具有良好耐磨性能的過共晶Al-Si合金及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下的技術(shù)方案：

一種含Bi過共晶Al-Si合金，合金的組分按重量份數(shù)表示，包括：74～78重量份的鋁，19～20重量份的硅和3～6重量份的鉍。

一種用于制造如權(quán)利要求1所述的含Bi過共晶Al-Si合金的制備方法，包括以下步驟：

a、預(yù)熱電阻爐，使其溫度達(dá)到905～915℃，向電阻爐內(nèi)加入74～78重量份的鋁錠，待鋁錠完全熔化后，再向電阻爐內(nèi)加入19～20重量份的結(jié)晶硅，待結(jié)晶硅完全溶化后，保溫18～22min，獲得鋁硅熔體；

b、使電阻爐內(nèi)爐溫降至795～805℃，再向電阻爐內(nèi)步驟a中獲得的鋁硅熔體中加入3～6重量份的鉍錠，并攪拌鋁硅熔體，使鉍錠熔化，向電阻爐內(nèi)通入六氯乙烷氣體，排出電阻爐內(nèi)的空氣，保溫8～12min，形成鋁硅鉍熔體；

c、將電阻爐內(nèi)鋁硅鉍熔體的溫度降至755～765℃，再將鋁硅鉍熔體注入砂型中，在砂型外部設(shè)有交變磁場，施加磁場的時間為6～10min，撤銷磁場，待砂型內(nèi)熔體凝固，即得含Bi過共晶Al-Si合金。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述鋁錠、結(jié)晶硅和鉍錠的純度為99.7％、99.9％和99.8％。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，步驟c中所述的交變磁場由設(shè)置在砂型兩側(cè)的通電線圈提供。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述通電線圈內(nèi)通以電壓為220V,頻率為50Hz的交流電。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述通電線圈的內(nèi)的電流為3～5A。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，步驟b中所述六氯乙烷氣體通入的量為金屬熔體質(zhì)量的0.5％。

本發(fā)明的有益效果是：由于在過共晶Al-Si合金制備過程中，加入一定量的金屬鉍，在凝固過程中施加了電磁攪拌處理，有效地改善了過共晶Al-Si合金內(nèi)部的晶粒尺寸，優(yōu)化了過共晶Al-Si合金內(nèi)部的金相結(jié)構(gòu)，改善過共晶Al-Si合金的綜合力學(xué)性能。

附圖說明

圖1a為不加入金屬鉍并且不施加電磁攪拌的過共晶Al-Si合金內(nèi)部的金相結(jié)構(gòu)。

圖1b為鉍含量為3％并且不施加電磁攪拌的過共晶Al-Si合金內(nèi)部的金相結(jié)構(gòu)。

圖1c為不加入金屬鉍并且施加電流強(qiáng)度為3A電磁攪拌的過共晶Al-Si合金內(nèi)部的金相結(jié)構(gòu)。

圖1d為鉍含量為3％并且施加電流強(qiáng)度為3A電磁攪拌的過共晶Al-Si合金內(nèi)部的金相結(jié)構(gòu)。

圖2a為鉍含量為3％并且不施加電磁攪拌的過共晶Al-Si合金的掃描電鏡圖。

圖2b為鉍含量為3％并且施加電流強(qiáng)度為3A電磁攪拌的過共晶Al-Si合金的掃描電鏡圖。

圖2c為鉍含量為3％并且施加電流強(qiáng)度為5A電磁攪拌的過共晶Al-Si合金的掃描電鏡圖。

圖3不同鉍含量的合金的磨痕寬度與磁場電流的關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

實(shí)施例1

一種含Bi過共晶Al-Si合金，合金的組分按重量份數(shù)表示，包括：77重量份的鋁，20重量份的硅和3重量份的鉍。