[發明專利]適于半固態成形的過共晶鋁硅合金的制備方法及成形工藝

有效

• 申請號: 202011053461.7
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112226653B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 毛衛民;閆鵬宇;劉亞博;范菁;王冰坤
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/043
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種適于半固態成形的過共晶硅鋁合金，該過共晶鋁硅合金具體成分的質量百分比為：Si13.0％～35.0％，Mg0.2％～1.2％，Cu0.2％～3.5％，Mn0.1％～1.0％，Sr0.002％～0.10％，Sb0.002％～0.80％，Fe0.2％～1.0％，P、S0.001％，其余為Al和不可避免的雜質，所述不可避免的雜質元素的總質量百分比低于0.20％；

所述的過共晶鋁硅合金的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1)熔煉：先將熔煉爐加熱，根據過共晶鋁硅合金的設計成分，將鋁含量≥99.8％的純鋁錠和各種中間合金及純金屬Sb加入熔煉爐中，熔化加熱溫度為780～950℃，待合金完全熔化后，攪拌合金液體5～10分鐘，使合金元素充分均勻混合于液體中；

S2)精煉：將惰性氣體或精煉劑通入所述合金液體以除氣精煉，精煉時間大于10分鐘，再靜置5～30分鐘，然后扒除渣料；

S3)制備漿料：將所述精煉后的過共晶鋁硅合金液體降溫，使其過熱度保持在該合金液相線溫度以上5～80℃，再將該預定過熱度的過共晶鋁硅合金液體澆入一蛇形通道的入口，利用一坩堝收集蛇形通道出口流出的初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的半固態過共晶鋁硅合金漿料；

S4)制備坯料：將步驟S3)得到的所述半固態過共晶鋁硅合金漿料完全凝固，得到初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的半固態過共晶鋁硅合金坯料；

所述初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的高品質耐磨壓鑄件或擠壓鑄件的抗拉強度為200～350MPa、伸長率為0.5％～3.5％、硬度為120～160HB。

2.一種如權利要求1所述的過共晶鋁硅合金的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1)熔煉：先將熔煉爐加熱，根據過共晶鋁硅合金的設計成分，將鋁含量≥99.8％的純鋁錠和各種中間合金及純金屬Sb加入熔煉爐中，熔化加熱溫度為780～950℃，待合金完全熔化后，攪拌合金液體5～10分鐘，使合金元素充分均勻混合于液體中；

S2)精煉：將惰性氣體或精煉劑通入所述合金液體以除氣精煉，精煉時間大于10分鐘，再靜置5～30分鐘，然后扒除渣料；

S3)制備漿料：將所述精煉后的過共晶鋁硅合金液體降溫，使其過熱度保持在該合金液相線溫度以上5～80℃，再將該預定過熱度的過共晶鋁硅合金液體澆入一蛇形通道的入口，利用一坩堝收集蛇形通道出口流出的初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的半固態過共晶鋁硅合金漿料；

S4)制備坯料：將步驟S3)得到的所述半固態過共晶鋁硅合金漿料完全凝固，得到初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的半固態過共晶鋁硅合金坯料。

3.一種采用如權利要求2所述方法制備的過共晶鋁硅合金的半固態成形工藝，其特征在于，半固態成形工藝分為兩種，一種是半固態流變成形工藝，一種是半固態觸變成形工藝；其中半固態流變成形工藝具體包括以下步驟：

步驟1.將權利要求2中的步驟S3)所述的初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的半固態過共晶鋁硅合金漿料送往壓鑄機或擠壓鑄造機的壓室；

步驟2.所述壓鑄機或擠壓鑄造機的壓射沖頭以預定速度和預定壓射比壓將所述壓室內的半固態過共晶鋁硅合金漿料壓入預熱的模具內成形，保壓一定時間，打開模具取出鑄件，就獲得初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的高品質耐磨壓鑄件或擠壓鑄件；

步驟3.將所述的初生硅充分細化和同時共晶硅有效變質的高品質耐磨壓鑄件或擠壓鑄件進行預定的固溶和時效處理，進一步提高其性能。