[發(fā)明專利]使過(guò)共晶鋁硅合金初生硅顆粒顯著細(xì)化的銅管吸鑄方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210155084.0
• 申請(qǐng)日: 2022-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114643345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖恒成;錢(qián)龍杰;吳玉娜;楊墨瞳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D18/04
• 分類號(hào): B22D18/04;B22D18/06;C22C1/02;C22C1/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種使過(guò)共晶鋁硅合金初生硅顆粒顯著細(xì)化的銅管吸鑄方法，首先通過(guò)電阻爐對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金進(jìn)行熔煉，采用熱電偶和可控溫控儀對(duì)熔體進(jìn)行控溫，合金熔清后進(jìn)行除氣去渣精煉處理。隨后熔體隨爐冷卻接近設(shè)定溫度580?660℃時(shí)進(jìn)行保溫處理，之后于設(shè)定溫度580?600℃時(shí)采用銅管進(jìn)行差壓吸鑄取樣，隨后將吸取熔體的銅管在空氣中自然冷卻凝固獲取合金試樣。本發(fā)明對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金中出現(xiàn)的初生硅相有很好的細(xì)化效果，能獲得尺寸細(xì)小、分布均勻的初生硅顆粒；與常規(guī)鑄造相比，本發(fā)明可使共晶凝固組織離異化，將常規(guī)鑄造中出現(xiàn)的片狀共晶硅相顆粒化，為改善初生硅和共晶硅的形貌及其在顯微組織中的分布提供一種新的工藝思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料的鑄造領(lǐng)域，尤其涉及一種使過(guò)共晶鋁硅合金初生硅顆粒顯著細(xì)化的銅管吸鑄方法。

背景技術(shù)

過(guò)共晶鋁硅合金具有熱膨脹系數(shù)低、比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好以及優(yōu)異的耐磨性和耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、船舶工業(yè)等領(lǐng)域有著十分重要和廣泛的應(yīng)用。但在常規(guī)條件下，過(guò)共晶鋁硅合金中初晶硅的鑄態(tài)顯微組織多呈粗大的板片狀、多角形以及星狀分布，并且共晶硅則呈長(zhǎng)針狀分布，這些組織形態(tài)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中對(duì)基體產(chǎn)生嚴(yán)重的割裂作用，使得合金的力學(xué)性能顯著下降。所以，使過(guò)共晶鋁硅合金中的初晶硅相達(dá)到細(xì)小且分散的效果能促進(jìn)過(guò)共晶Al-Si合金的廣泛運(yùn)用。

多年來(lái)，對(duì)于過(guò)共晶鋁硅合金展開(kāi)的研究也主要集中在合金顯微組織中的硅相的調(diào)控方法和機(jī)理上。目前研究和開(kāi)發(fā)出的過(guò)共晶鋁硅合金中硅相的細(xì)化方法主要有添加細(xì)化劑、快速凝固、超聲波處理及半固態(tài)處理等。快速凝固、超聲波處理以及半固態(tài)處理等方法，所需工藝及相關(guān)設(shè)備比較復(fù)雜，技術(shù)成果不穩(wěn)定，難以做成較大零件，成本相對(duì)較高，很難在工廠進(jìn)行推廣應(yīng)用。變質(zhì)處理相比于其他方法而言，簡(jiǎn)單易行，成本相對(duì)較低，變質(zhì)效果相對(duì)穩(wěn)定，適合在工廠進(jìn)行大批量生產(chǎn)應(yīng)用，但變質(zhì)劑種類的多樣性以及復(fù)合變質(zhì)的部分沖突性使得變質(zhì)效果不是很穩(wěn)定，而且復(fù)合變質(zhì)機(jī)理有的也不明確，所以現(xiàn)階段對(duì)于變質(zhì)劑的研究還在不斷地探索和完善當(dāng)中。上述方法均能在一定程度上減小初生硅相的尺寸，但是在生產(chǎn)成本、制備工藝等方面仍需繼續(xù)努力，以獲得更佳的初晶硅組織。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種使過(guò)共晶鋁硅合金中初生硅顆粒顯著細(xì)化以及共晶組織凝固離異化的銅管吸鑄方法，使共晶組織在凝固過(guò)程中完全離異化，且離異化后的硅相顆粒尺寸小于20μm，形貌圓整，且分布均勻。

技術(shù)方案：本發(fā)明的使過(guò)共晶鋁硅合金初生硅顆粒顯著細(xì)化的銅管吸鑄方法，包括以下步驟：

(1)將過(guò)共晶鋁硅合金原料放至電阻爐內(nèi)，升溫至600-650℃，然后保溫；

(2)將步驟(1)中得到的原料升溫至740-760℃熔化，熔清后保溫；

(3)將步驟(2)中得到的合金熔體在爐內(nèi)冷卻至720-730℃，進(jìn)行除氣去渣凈化處理；

(4)將步驟(3)中得到的合金熔體隨爐冷卻，控制在目標(biāo)溫度在580-660℃±2℃內(nèi)保溫；

(5)將步驟(4)中得到的合金熔體在580-660℃±2℃范圍內(nèi)采用銅管進(jìn)行差壓吸鑄取樣，隨后將吸取鋁合金熔體的銅管在空氣中自然冷卻凝固獲取合金試樣；

(6)通過(guò)步驟(5)所獲得的過(guò)共晶鋁硅合金中初生硅顆粒尺寸細(xì)小、共晶凝固組織完全離異化。

進(jìn)一步地，步驟(1)中，先將過(guò)共晶鋁硅合金原料在250-300℃預(yù)熱35min后再放至電阻爐。

進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述的保溫溫度為640-650℃、保溫時(shí)間為10-15min。

進(jìn)一步地，步驟(2)中，熔清后保溫溫度為730-740℃、保溫時(shí)間為30-60min。

進(jìn)一步地，步驟(4)中，將步驟(3)中得到的合金熔體在720-730℃繼續(xù)保溫30-60min。