[發明專利]一種過共晶鋁硅合金中共晶硅在液相線溫度處的球化退火方法

有效

• 申請號: 201810114933.1
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108396266B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 王建華;貢春節;蘇旭平;劉亞;彭浩平;涂浩
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C22F1/043
• 分類號: C22F1/043
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明涉及一種過共晶鋁硅合金中共晶硅在液相線溫度處的球化退火方法，具有如下步驟：a、采用石墨坩堝在井式電爐中熔煉Al?18wt.％Si過共晶鋁硅合金，將合金液澆入金屬型中，制得直徑5～15mm、高度100mm的圓柱形過共晶鋁硅合金試樣；b、將制得的合金試樣放入處于合金液相線溫度范圍635℃～675℃的管式退火爐中，進行135～270秒的球化退火處理，使Al?18Si合金中針片狀的共晶硅得以球化并均勻分布在鋁基體中；c、將退火處理后的合金試樣取出在空氣中進行冷卻。本發明將退火溫度設定在Al?18Si合金的液相線溫度655℃附近，在此溫度下合金中的硅可完全溶解到熔體中，熔體中溶解的硅含量接近18wt.％。可明顯降低硅相球化的難度、提高硅相球化的驅動力。

技術領域

本發明涉及有色金屬熱處理技術領域，尤其是一種過共晶鋁硅合金中共晶硅在液相線溫度處的球化退火方法。

背景技術

過共晶鋁硅合金具有低膨脹性、高的耐磨性、耐蝕性、較小的比重和良好的導熱性等優良性能，廣泛應用在航空航天、船舶制造和汽車工業等方面，是一種優良的發動機活塞材料。過共晶鋁硅合金中存在的粗大的初晶硅和針片狀的共晶硅嚴重割裂基體，使其力學性能下降，初晶硅作為合金的硬質點，雖然可以提高其硬度和耐磨性，但也使其機械加工性能變差。細化初晶硅和球化共晶硅可以提高過共晶鋁硅合金的綜合力學性能，工業上通常采用含有鈉、磷、鍶等元素的變質劑細化初晶硅。變質處理可細化共晶硅但難以使其得到球化，申請號為201610901148.1的“一種過共晶鋁硅合金中共晶硅快速球化退火方法”，將過共晶鋁硅合金在其共晶點溫度以上10℃(587℃)進行5～25分鐘的短時退火，使針片狀共晶硅得以球化并均勻分布在鋁基體中，同時使初晶硅的圓整度增加，從而最大限度地改善過共晶鋁硅合金綜合力學性能。研究表明：過共晶鋁硅合金的最佳球化工藝為在587℃退火15min，退火時間還是較長。因此，有必要尋求更高效的球化退火工藝。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術中之不足，本發明提供一種過共晶鋁硅合金中共晶硅在液相線溫度處的球化退火方法，以快速、高效的方式實現過共晶鋁硅合金中共晶硅的球化。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種過共晶鋁硅合金中共晶硅在液相線溫度處的球化退火方法，具有如下步驟：

a、采用石墨坩堝在井式電爐中熔煉Al-18wt.％Si過共晶鋁硅合金，將合金液澆入金屬型中，制得直徑5～15mm、高度100mm的圓柱形過共晶鋁硅合金試樣；

b、將制得的合金試樣放入處于合金液相線溫度范圍635℃～675℃的管式退火爐中，進行135～270秒的球化退火處理，使Al-18Si合金中針片狀的共晶硅得以球化并均勻分布在鋁基體中；

c、將退火處理后的合金試樣取出在空氣中進行冷卻。

最佳地，所述的管式退火爐溫度為655℃，球化退火時間為180～200秒。

本發明的有益效果是：本發明將退火溫度設定在Al-18Si合金的液相線溫度655℃附近，在此溫度下合金中的硅可完全溶解到熔體中，熔體中溶解的硅含量接近18wt.％。可明顯降低硅相球化的難度、提高硅相球化的驅動力。同時從熱力學的角度來看，溫度越高，硅元素的擴散速度和溶解速度越快，也使得共晶硅可以得到快速球化。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是Al-18Si合金在635℃退火不同時間的金相顯微組織照片。

圖2是Al-18Si合金在655℃退火不同時間的金相顯微組織照片。

圖3是Al-18Si合金在675℃退火不同時間的金相顯微組織照片。

具體實施方式