[發明專利]一種采用微合金化和快速凝固工藝復合制備高強亞共晶Al-Si合金的方法

有效

• 申請號: 201710695099.5
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107419120B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 李玉坤;杜曉東;張雅;吳玉程;雷璇璇;葛海濤
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/02;B22F3/115
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

1.一種采用微合金化和快速凝固工藝復合制備高強亞共晶Al-Si合金的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：配料

按照配比量稱取對應質量的純Al、Al-Si中間合金、Al-Mg中間合金、Al-Cu中間合金、Al-Zr中間合金及Al-Sc中間合金；

步驟2：熔煉鑄造制備合金鑄錠

2a、將步驟1稱取的純Al、Al-Si中間合金加入到預熱好的坩堝內，而后隨爐一起升溫到730℃，全部熔化后靜置并保溫25min；

2b、將步驟1稱取的Al-Cu中間合金、Al-Zr中間合金加入到2a獲得的合金熔液中，全部熔化后靜置并于730℃保溫15min；

2c、將2b獲得的合金熔液的溫度降至700℃，用鋁箔包裹加入步驟1稱取的Al-Sc中間合金、Al-Mg中間合金，全部熔化后攪拌，并于700℃保溫靜置10min，使其成分擴散均勻；

2d、向2c獲得的合金熔液中加入精煉劑C₂Cl₆精煉除氣，將精煉后所得的鋁合金熔體在700℃保溫靜置10～15min后用扒渣工具除渣，最后在矩形金屬模具中澆鑄成型，獲得合金鑄錠；

步驟3：鋁合金鑄錠破碎、清洗

對步驟2得到的合金鑄錠破碎為小塊體，小塊體最大尺寸≤10mm，而后將破碎的鋁合金塊體依次放入丙酮和酒精中超聲清洗，取出后晾干待用；

步驟4：快速凝固制備高強亞共晶Al-Si合金

將步驟3中清洗好的鋁合金塊體置于底部帶有圓形噴嘴石英試管中，接著將石英試管放置于真空熔煉爐中，抽真空至3×10^-3Pa，并充入氬氣加熱至700℃進行保護熔煉，鋁合金塊體熔化并混合均勻后開啟噴鑄開關，利用惰性氣體流及壓力差將熔融鋁合金注入到金屬銅模腔體中，經快速凝固制得高強亞共晶Al-Si合金；

所述高強亞共晶Al-Si合金的成分按質量百分比構成如下：Si 3～4wt.％，Mg 0.3～0.5wt.％，Cu 0.3～0.5wt.％，Zr 0.05～0.25wt.％，Sc 0.05～0.20wt.％，余量為Al及不可避免的雜質。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

所述高強亞共晶Al-Si合金的成分按質量百分比構成如下：Al 95.7wt.％，Si3.0wt.％，Mg 0.45wt.％，Cu 0.45wt.％，Zr 0.20wt.％，Sc 0.20wt.％。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟2a中，坩堝的預熱溫度為350℃。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟2d中，精煉劑C₂Cl₆的添加質量為2c獲得的合金熔液質量的1～1.5％。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟4中，噴鑄壓力為0.04MPa。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟4中，快速凝固的冷速為10³～10⁴K/S。