[發明專利]一種共晶鋁硅合金的自變質處理方法

有效

• 申請號: 201810907528.5
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109055789B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王建華;李宏寶;彭浩平;涂浩;蘇旭平
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及屬于有色金屬制備領域，尤其涉及一種共晶鋁硅合金的自變質處理方法。本發明以經過球化退火處理的共晶鋁硅合金作為變質劑，對共晶鋁硅合金本身進行自變質處理。本發明采用0.1～1.0wt％球化退火共晶鋁硅合金，在630～750℃溫度范圍內對共晶鋁硅合金進行變質處理后，明顯改善共晶鋁硅合金的顯微組織，使共晶鋁硅合金的力學性能得到顯著提高。

技術領域

本發明涉及屬于有色金屬材料制備加工領域，尤其涉及一種共晶鋁硅合金的自變質處理方法。

背景技術

共晶鋁硅合金有較好的易于鑄造和焊接，重量輕，抗腐蝕能力強等優點被廣泛應用于汽車或活塞制備行業。未變質的共晶鋁硅合金中，共晶硅以粗大的板條狀或針片狀的形式存在，對鋁基體造成嚴重的破壞，并且會使受應力集中于組織的尖角或棱角部分，進而容易使合金在沿著晶粒的邊界處或板條狀硅相處開裂，降低合金的塑性及切削性能。科技工作者和工業上常采用變質處理來改善共晶硅的形態和尺寸，以滿足對共晶鋁硅合金性能的要求。

在生產中通常將鈉鹽、鍶、磷、稀土元素等作為變質劑加入到鋁硅合金中，從而達到細化共晶硅的目的。鈉因其變質效果明顯而在一段時間內被廣泛使用，但變質效果容易衰退，且會降低液態鋁硅合金流動性，阻礙了其進一步的應用。鋁硅合金加入鍶后，鍶成膜狀吸附在Si晶粒和α晶核表面上，使得加鍶后將使α晶核得到優先結晶和長大，限制了硅晶體的長大，細化了共晶硅，但鍶變質后鑄件不易除氫，容易形成針孔，且磷、硼、銻等會毒化鍶的變質效果，有較大的局限性。磷的添加形成了與硅晶格常數相似的AlP化合物，使得初晶硅的異質形核得到增強，從而發揮變質作用細化初晶硅組織。稀土元素RE能在鋁硅合金凝固界面上形成成分過冷，使得硅相呈分枝狀生長，從而細化了共晶硅。

在前期的研究工作中，發明人對共晶鋁硅合金中的共晶硅進行了有效的球化熱處理，申請了相關專利。

目前，鋁硅合金的變質處理都是采用一些變質劑來細化鋁硅合金中的α-Al相或者Si相，從而改善合金的力學性能。本發明則采用經過球化處理的鋁硅合金作為自變質劑，與傳統的變質處理相比，可使變質溫度明顯降低、節約能源，且變質劑來源廣泛、成本低廉。因此，本發明是一種獨特而有效的共晶鋁硅合金變質處理方法，具有較大的創新性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：找到一種成本低廉、變質溫度較低、操作簡便的共晶鋁硅合金變質處理方法，本發明提供了一種共晶鋁硅合金的自變質處理方法。

本發明所述的“一種共晶鋁硅合金的自變質處理方法”，具體操作步驟包括：

(1)采用Al錠和Al-50wt.％Si為原料，采用熔鑄方法制備Al-12.6wt.％Si共晶鋁硅合金；

(2)將步驟(1)的Al-12.6wt.％Si共晶鋁硅合金放入在577℃的退火爐中球化退火2～4小時后，將試樣取出進行空冷，得到共晶硅為粒狀的Al-12.6wt.％Si合金，為自變質劑；

球化退火2～4h小時，可使95％左右的共晶硅由針片狀變為細小球粒狀形式均勻存在，從而可以作用變質劑。

(3)將步驟(1)的Al-12.6wt.％Si共晶鋁硅合金在630～750℃以下進行重熔，使用共晶鋁硅合金0.1wt.％的C₂Cl₆從熔體中除去氣體和熔渣，為擬變質共晶鋁硅合金；

(4)采用步驟(2)自變質劑對步驟(3)擬變質共晶鋁硅合金進行自變質處理；

(5)將自變質后的共晶鋁硅合金熔體澆注到100℃的金屬型模具中，制得自變質共晶鋁硅合金。

作為優選，步驟3中對共晶鋁硅合金的重熔溫度為680℃。