[發(fā)明專利]一種真空泵轉(zhuǎn)子用含Y鋁合金

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611258429.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106756304B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李克杰
• 申請（專利權(quán)）人: 臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/03;C22F1/043
• 代理公司: 臺州市方圓專利事務(wù)所(普通合伙)33107
• 代理人: 林米良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種真空泵轉(zhuǎn)子用含Y鋁合金，屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

羅茨真空泵廣泛用于真空冶金中的冶煉、脫氣、軋制，以及化工、食品、醫(yī)藥工業(yè)中的真空蒸餾、真空濃縮和真空干燥等方面。真空泵配件為用于真空泵噪聲治理的，真空泵消音器。更大更先進(jìn)的真空泵的研制代表著該行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。但是，現(xiàn)在的真空泵轉(zhuǎn)子多采用鑄鐵材料，密度太大(鑄鐵密度為7.86g/cm³)，大尺寸的鑄鐵轉(zhuǎn)子將會因為重量過大嚴(yán)重阻礙真空泵的運行穩(wěn)定性，同時消耗更多能源，從而嚴(yán)重阻礙了新型真空泵的開發(fā)。

另一方面，真空泵工作時，轉(zhuǎn)子零件溫度升高，從而會引起金屬零件尺寸的膨脹，零件尺寸變化多少和材料的熱膨脹系數(shù)有關(guān)。在20℃-300℃時，鐵的熱膨脹系數(shù)為12.2×10^-6K^-1，而鋁的熱膨脹系數(shù)為23.2×10^-6K^-1。假如真空泵轉(zhuǎn)子采用普通鋁合金材料，工作溫度升高，轉(zhuǎn)子尺寸變化太大，必將嚴(yán)重影響真空泵的結(jié)構(gòu)和工作效率。所以，新型真空泵必須采用具有低膨脹系數(shù)的鋁合金材料。

而現(xiàn)有的過共晶鋁硅合金具有高耐磨性、輕質(zhì)、高強度及低的熱膨脹性等一系列優(yōu)點，是制造真空泵轉(zhuǎn)子較理想的材料。但是，由于硅含量越高，鋁硅合金的鑄造性能越差、合金抗拉強度越低。要提高過共晶鋁硅合金的強度、降低熱膨脹系數(shù)，除了適度提高硅含量；對共晶硅、初晶硅進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化，還要獲得具有強化的彌散分布第二相，同時考慮對鋁基體的強度及膨脹系數(shù)進(jìn)行改變，目前這方面的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種真空泵轉(zhuǎn)子用含Y鋁合金，解決的問題是如何使鋁合金兼具低膨脹系數(shù)和高抗拉強度的性能。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的，一種真空泵轉(zhuǎn)子用含Y鋁合金，其特征在于，該鋁合金包括以下成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：

Si：23wt％～28wt％；Cu：0.5wt％～2.5wt％；Mn：0.3wt％～0.7wt％；Ag：2.0wt％～3.5wt％；Y：1.0wt％～1.6wt％；Ni：0.8wt％～1.5wt％；為余量Al。

本發(fā)明通過加入Cu元素能夠?qū)︿X硅合金有顯著的固溶強化作用；而通過加入Mn元素和Ni元素能夠與體系中的Fe雜質(zhì)作用生成復(fù)雜相并減少β-Fe雜質(zhì)相的產(chǎn)生。同時，加入的Al、Si、Cu、Ni等元素在合金中能夠形成化合物強化相，起到綜合強化合金的作用。在本發(fā)明的合金中，最主要的是通過加入Ag和Y元素，使它們與合金中的元素形成協(xié)同作用，使Ag、Al、Y三種元素之間能夠形成金屬間化合物強化相Ag_0.66Al_2.34Y，其晶格常數(shù)與Si比較相近，兩者之間具有較好的界面共格對應(yīng)關(guān)系，能夠作為非均質(zhì)形核質(zhì)點而細(xì)化單晶硅，使有利于初晶硅的異質(zhì)形核，進(jìn)而達(dá)到細(xì)化初晶硅的作用，且稀土Y的加入還能夠抑制初晶硅和共晶硅的形成。另一方面，組成合金的溶質(zhì)元素及含量對合金的熱膨脹的影響極為明顯。具體來說，溶質(zhì)元素的膨脹系數(shù)低于溶劑基體時,能夠起到減小膨脹系數(shù)的作用，其含量越高,影響越大；金屬固溶體基體中加入一定組合低膨脹系數(shù)的過渡族元素，則固溶體的膨脹系數(shù)可能發(fā)生顯著下降。更進(jìn)一步的說，本發(fā)明加入的Ag元素在α(Al)固溶體中的固溶度高于其他合金元素，并且在0-100℃時的線膨脹系數(shù)為18.7×10^-6K^-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Al在0-100℃時的23.8×10^-6K^-1，同時，Ag還能夠起到顯著的固溶強化作用；同時，加入的Y元素的0-100℃線膨脹系數(shù)為10.6×10^-6K^-1，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋁本身的膨脹系數(shù)。因此，能夠使固溶有過渡組元素Ag、Y和Cu的α(Al)固溶體的熱膨脹系數(shù)明顯降低。從而使對整個合金膨脹系數(shù)大小起決定作用，達(dá)到低膨脹系數(shù)和高溫抗拉強度的效果。此外，稀土元素Y具有重熔性強、不腐蝕坩堝等優(yōu)點，且稀土元素對溶液中的氫元素的親和力大，能吸附和溶解合金熔體中的氫原子，從而減少鋁合金鑄件中出現(xiàn)針孔的缺陷，也能夠使整體上提高鋁合金的抗拉強度性能。

在上述的真空泵轉(zhuǎn)子用含Y鋁合金中，作為優(yōu)選，所述Y的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.2wt％～1.4wt％。通過調(diào)整Y元素的加入比例，還能夠使加入的Y元素能夠有效的抑制初晶硅和共晶硅的形成，使能夠更有效的使鋁合金具有低膨脹系數(shù)和高抗拉強度的性能。