[發(fā)明專利]一種提高噴射成形鋁硅合金塑性的致密化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510046500.3
• 申請(qǐng)日: 2015-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN104630667A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李珮豪;李海軍;馮永信
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津百恩威新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C22F1/043
• 分類號(hào): C22F1/043
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 王淑玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于，具體涉及一種提高噴射成形鋁硅合金塑性的致密化方法。

背景技術(shù)

采用傳統(tǒng)鑄造工藝生產(chǎn)過(guò)共晶鋁硅系合金時(shí)，由于材料凝固過(guò)程中的冷卻速度慢(一般小于100K/s)，造成材料中的初晶Si相粗大且形狀不規(guī)則，即使在冶煉過(guò)程中采用了變質(zhì)處理工藝后，材料中初晶Si相尺寸仍將高達(dá)100μm以上，從而限制了這種材料性能的進(jìn)一步提高和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，但復(fù)雜的工藝過(guò)程使材料成本過(guò)于昂貴。

噴射成形是用高壓惰性氣體將合金液流霧化成細(xì)小熔滴，在高速氣流下飛行并冷卻，在尚未完全凝固前沉積成坯件的一種工藝。它具有所獲材料組織細(xì)小均勻、能夠抑制宏觀偏析等快速凝固技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，又具有從合金熔煉到近終成形一步完成的優(yōu)勢(shì)，因而引起人們高度重視。具體優(yōu)點(diǎn)如下：

1.低含氧量：由于沉積過(guò)程的時(shí)間很短(約10^-3s)且受到惰性氣體保護(hù)，沉積氧含量遠(yuǎn)低于同類粉末合金的水平，而與同類鑄造合金相似。

2.快速凝固的顯微組織：包括形成細(xì)小的等軸晶組織(10～100μm)，宏觀偏析的消除，顯微偏析和偏析相的生成收到抑制，一次相的析出均勻細(xì)小(0.5～15μm)，二次析出和共晶相細(xì)化，合金成分更均勻和可形成亞穩(wěn)過(guò)飽和固溶體。

3.合金性能提高：噴射成形材料的性能(如耐蝕、耐磨、磁性及強(qiáng)度和韌性等理化性能和力學(xué)性能)比常規(guī)鑄鍛材料有較大的提高，與粉末冶金材料相當(dāng)。合金熱加工性能大大改善，使通常不能變形加工的鑄造材料可以熱加工成形，甚至可以獲得超塑性。

4.工藝流程短，成本低：目前為從熔煉到最終產(chǎn)品最短的工藝路線?？杀?免粉末冶金中間工序造成污染的可能性，增加產(chǎn)品可靠性，比粉末冶金產(chǎn)品具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，日本住友輕金屬制造的直徑350mm，長(zhǎng)1200mm的Al-17Si-6Fe-4.5Cu-0.5Mg噴射成形擠壓坯的成本比粉末冶金產(chǎn)品降低約22％。同時(shí)具有明顯的節(jié)能與環(huán)保功效。

5.高效率：?jiǎn)蝹€(gè)錠坯質(zhì)量可達(dá)1t以上且成品率高，顯然有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

6.靈活的柔性制造系統(tǒng)：具有通用性和產(chǎn)品多樣性，適用于多種金屬材料(如高低合金鋼、鋁合金、高溫合金、鎂和銅合金及高性能金屬基復(fù)合材料等)。

7.近終成形性：可以直接形成多種接近零件實(shí)際形狀的大截面尺寸的擠壓鍛造或榨汁坯料，由于采用噴射成形技術(shù)制備鋁硅系合金凝固過(guò)程中冷卻速度快(一般可達(dá)10²～10⁴℃/S)，沉積坯件中Si相尺寸通?？煽刂圃?～3μm左右，即使經(jīng)過(guò)后續(xù)多道熱加工和熱處理，材料中Si相尺寸一般也可控制在5～6μm以下，這種顯微組織使得材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨性能，熱膨脹系數(shù)以及良好的熱變形加工和機(jī)加工性能，同時(shí)與采用傳統(tǒng)粉末冶金工藝制備的過(guò)共晶鋁硅系合金相比，由于材料制備工序的大幅度縮短，因此材料生產(chǎn)成本可得到有效的控制。噴射沉積快速凝固技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了高硅鋁合金的研究，限制改善了初晶Si相形態(tài)，降低了氧含量，提高了合金的性能。

噴射成形技術(shù)成形的材料，雖然具有上述中所說(shuō)的如所成形的材料組織細(xì)小均勻、能夠抑制宏觀偏析等快速凝固技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)。但也存在著一個(gè)巨大的缺陷就是疏松，而疏松則關(guān)系著材料各種性能。因此，噴射成形材料必須經(jīng)過(guò)致密化過(guò)程，才能達(dá)到最佳性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高噴射成形鋁硅合金塑性的致密化方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種提高噴射成形鋁硅合金塑性的致密化方法，其包括以下步驟：

1)將噴射成形的鋁硅合金錠放入加熱爐中，得到半固態(tài)的鋁硅合金；

2)將半固態(tài)的鋁硅合金在加熱爐中，進(jìn)行保溫處理；

3)將保溫處理后的半固態(tài)的鋁硅合金在液壓機(jī)中，進(jìn)行壓力處理；

4)將步驟3)中壓力處理后的半固態(tài)的鋁硅合金從液壓機(jī)中移出冷卻即可。

采用上述技術(shù)方案，噴射成形的鋁硅合金錠依次經(jīng)過(guò)加熱爐的加熱處理和保溫處理，液壓機(jī)的壓力處理，以及冷卻后，能夠得到致密化程度較高的產(chǎn)品，與噴射成形后具有孔洞、組織疏松的鋁硅合金錠相比，在保證組織不過(guò)分長(zhǎng)大的前提下，提高材料的致密度，從而顯著改善合金的微觀組織及其綜合性能。本方法還具有可操作性強(qiáng)、控制精確、經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)。其中步驟4)中的冷卻可以采用自然冷卻，也可以采用其他冷卻方法，進(jìn)行冷卻。