[發明專利]一種適合擠壓鑄造的高強韌高硅鋁合金及其制備工藝

有效

• 申請號: 201810075148.X
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108251710B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 朱定一;江峻;王連登
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種適合擠壓鑄造的高強韌高硅鋁合金及其制備工藝，其組分按重量百分比計為:17?23%Si,0.5?1%Cu,0.3?0.8%Mg,0.2?0.5%Fe,0.5?0.8%Mn,0.2?0.6%RE,0.05?0.1%P,0.3%為其他微量元素，如Cr、Ti，余量為Al。本發明中高硅鋁合金具有優異的金相組織結構，可適合于制造需要承受重載荷，高強度的鋁合金結構零部件，且高硅鋁合金產品具有優良的機械性能，免除了熱處理工序，節約能耗，生產效率高，節省了生產成本。

技術領域

本發明涉及一種屬于高硅鋁合金產品制備的領域，具體涉及一種適合擠壓鑄造的高強韌高硅鋁合金的制備工藝。

背景技術

高硅鋁合金具有熱膨脹系數小、硬度高、強度高、耐磨性好且密度低等特點，能很好的滿足現代環保要求和改善能源消耗問題，并大量應用在剎車盤，缸套，活塞等零部件。而高硅鋁合金的力學性能直接取決于Si相組織的形貌、晶粒尺寸、分布情況及與Al基體的生長方式、Si相本身的斷裂特性等，組織中粗大的初生Si和長針狀的共晶Si，嚴重割裂了鋁基體的連續性，從而使高硅鋁合金的應用受到了限制。

本發明采用擠壓鑄造成型能使液態的高硅鋁合金在高壓下迅速凝固成型，解決了傳統制備條件下高硅鋁合金鑄件中初生Si組織粗大的問題，使合金的初生Si晶粒顯著細化，共晶Si分布均勻，具有優良的機械性能，適合于制造需要承受重載荷，高強度，高耐磨的鋁合金結構零部件，為高硅鋁合金生產高強韌擠壓鑄件產品實現工業化生產應用提供了穩定的生產工藝。

發明內容

本發明所解決的技術問題是針對高硅鋁合金產品強度不足，提供一種成型簡單，熱膨脹系數小，Si相晶粒尺寸細小的高強韌高硅鋁合金及其制備工藝方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

所述一種適合擠壓鑄造的高強韌高硅鋁合金的材料，其組分按重量百分比計為:17-23%Si，0.5-1%Cu，0.3-0.8%Mg，0.2-0.5%Fe，0.5-0.8%Mn，0.2-0.6%RE，0.05-0.1%P，0.3%為其他微量元素，如Cr、Ti，余量為Al。

其中優化最佳組分按重量百分比計為:22%Si，0.8%Cu，,0.6%Mg，0.4%Fe，0.6%Mn，0.4%RE，0.08%P，0.3%為其他微量元素，如Cr、Ti，余量為Al。

所述一種適合擠壓鑄造的高強韌高硅鋁合金的制備工藝，按以下步驟進行:

（1）根據所述一種適合擠壓鑄造的高強韌高硅鋁合金的材料的組分及各組分的重量百分比，稱取純鋁錠、純鎂錠、工業結晶硅、Al-Cu中間合金、Al-Mn中間合金、Al-RE中間合金、P-Cu中間合金為原料進行鋁合金熔煉配料;

（2）先將工業結晶硅加入到電磁感應熔煉爐底部，再把相應的純鋁錠加入到工業結晶硅上面壓實覆蓋，用惰性氣體或保護熔劑進行保護，防止鋁錠表面氧化，開啟熔煉爐電源，調整熔爐溫度至760-850℃，待材料完全熔化后，再將Al-Cu中間合金、Al-Mn中間合金加入熔煉爐中；

（3）控制鋁液溫度為760-820℃，再通入氮氣或惰性氣體對鋁液內部進行除氣處理，靜置10-15min后對鋁液表面上氧化皮及雜質進行清理，隨后再補加一層覆蓋劑（60wt.%NaCl和40wt.%KCl混合物），并添加P-Cu中間合金變質劑細化鋁液中的初生Si，保溫30-80min，變質時間到達后，進行充分攪拌，調整鋁液的溫度至760-780℃，然后，采用鐘罩方式將純鎂錠壓入熔體中熔化制得鋁液，再添加變質劑Al-RE中間合金對共晶Si進行變質處理，變質時間為20-40min;

（4）預熱模具至150-230℃，澆注溫度為760-780℃，壓射比壓為60-90Mpa，增壓時間為60-90ms，擠壓速度分別為0.2-0.5m/s，一次循環時間為100s;