一種鋁矽合金及其製備方法
2023-12-03 10:48:01
一種鋁矽合金及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於金屬材料工程領域，具體涉及一種鋁矽合金及其製備方法。本發明的鋁矽合金，其化學成分按照重量百分比為：Si9.0--10.0%，Zn1.0-2.0%，Mg0.8-1.5%，Cu0.5-1.5，Ni0.8-1.2%，Sr0.04-0.06%，Re0.2-0.4%，餘量為Al，其室溫的抗拉強度為323~328MPa，伸長率達到5.3~5.5%，在200℃的高溫拉伸強度為285~291Mpa，其製備方法是首先將純鋁加熱至750-800℃，按設定的合金成分加入中間合金進行熔煉，然後將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯，對鑄坯進行固溶處理和淬火，得到鋁矽合金。本發明通過合金化方法增加了合金中強化相的數量,並彌散均勻分布,使合金具有較高的強度、塑性及耐熱性能，本發明獲得的鋁合金鑄造性能良好，無熱烈傾向，氣密性好，無氣孔和縮孔傾向，強度、塑性高。
【專利說明】一種鋁矽合金及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬材料工程領域，具體涉及一種鋁矽合金及其製備方法。
【背景技術】
[0002]目前，鋁及鋁合金是僅次於鋼鐵的金屬材料，廣泛應用於建築、能源、運輸、航空航天等領域。鋁及鋁合金材料的應用及其研究也得到了迅猛發展，各種鋁合金被廣泛的應用。
[0003]在鑄造的Al-Si類合金中，Si是作為主要的合金化元素加入的，Si能提高合金的鑄造性能，使流動性改善，熱烈傾向性降低，減少疏鬆，提高氣密性，獲得緻密的鑄件。這類合金具有好的抗蝕穩定性，具有一般的強度和硬度，但其存在的問題是塑性較低，而且高溫性能差。目前現有的鑄造鋁合金還不能完全滿足工業生產或者生活方面的應用，因此人們正從各個不同的研究方向對鑄態鋁矽合金進行研究，以期提高其綜合性能。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種鋁矽合金及其製備方法，目的是獲得更高強度和耐熱性的鑄造鋁矽合金。
[0005]本發明的鋁矽合金，其化學成分按照重量百分比為:Si 9.0-10.0%, Zn 1.0-2.0%，Mg 0.8-1.5%, Cu 0.5-1.5，Ni 0.8-1.2%, Sr 0.04-0.06%, Re 0.2-0.4%，餘量為 Al，其室溫的抗拉強度為323?328MPa，伸長率達到5.3?5.5%，在200°C的高溫拉伸強度為285?291MPa0
[0006]本發明的鋁矽合金的製備方法，按照以下步驟進行:
Cl)將純鋁加熱至750-800°C，按設定的合金成分重量配比:Si 9.0-10.0%，Zn1.0-2.0%, Mg 0.8-1.5%, Cu 0.5-1.5，Ni 0.8-1.2%, Sr 0.04-0.06%, Re 0.2-0.4%，餘量為Al加入鋁矽中間合金、鋁鋅中間合金、鋁銅中間合金，鋁鎳中間合金，鋁鍶中間合金和鋁稀土中間合金，待爐料全部熔化後，將溫度降到700°C保溫20min，待爐溫穩定後，將鋁箔包裹的金屬鎂加入金屬溶池中，通過攪拌使金屬鎂全部熔化，在720°C保溫10-15min，扒去熔渣，用復蓋劑復蓋，然後加入鋁精煉劑精煉，分兩次加入，第一次加入量多於1/2，於730-750°C下保溫5-10min後撇渣，得到精鍊金屬熔液；
(2)將鑄造模具預熱至240-260°C，將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯；
(3)對鑄坯進行固溶處理，於525-535°C保溫8h，然後在60?100°C的水中淬火，最後在170-180°C下保溫至少8h，得到鋁矽合金。
[0007]與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是:
本發明是在亞共晶Al-Si合金成分的基礎上，添加Zn、Mg、Cu、N1、Sr和Re等合金元素，合金中Si的作用是提高鑄造性能，也起強化作用，但對於合金塑性有不利影響，Mg和Cu的主要作用是形成Mg2Si和Al2Cu相，在固溶時效處理後使合金強化，Zn元素經固溶後強化並使合金塑性提高，Cu和Ni元素能夠提高合金的高溫性能，稀土元素Re能夠細化鋁合金晶粒，Sr起變質作用並改變Si的形態，使針狀Si變為粒狀Si，改善合金的力學性能。
[0008]本發明的鋁矽合金，通過合金化、鋁晶粒細化和變質處理，經熱處理後顯著提高了合金的室溫強度和塑性，還提高了合金的高溫強度，其室溫的抗拉強度最高達到328MPa，伸長率最高達到5.5%，在200°C的高溫拉伸強度最高達到291 MPa。
[0009]本發明通過合金化方法增加了合金中強化相的數量，並彌散均勻分布，使合金具有較高的強度、塑性及耐熱性能，本發明獲得的鋁合金鑄造性能良好，無熱烈傾向，氣密性好，無氣孔和縮孔傾向，強度、塑性高。
【具體實施方式】
[0010]本發明實施例中採用的鋁矽合金、鋁鋅合金、鋁銅合金、鋁鎳合金、鋁鍶合金和鋁稀土合金為工業產品。
[0011]採用的鋁精煉劑是購買自華中鋁業的複合精煉劑。
[0012]下面結合具體的實施例對本發明做具體的詳細說明。
[0013]實施例1
一種鋁矽合金，其化學成分按照重量百分比為:Si 9.0%，Zn 1.0%, Mg 0.8%，Cu 0.5%，Ni 1.0%, Sr 0.05%, Re 0.2%，餘量為 Al。
[0014]製備方法，按照以下步驟進行:
(1)將純鋁加熱至780°c成為液態，按設定的合金成分重量配比:Si9.0%，Zn 1.0%, Mg
0.8%，Cu 0.5%，Ni 1.0%，Sr 0.05%, Re 0.2%，餘量為Al加入鋁矽中間合金、鋁鋅中間合金、鋁銅中間合金，鋁鎳中間合金，鋁鍶中間合金和鋁稀土中間合金，待爐料全部熔化形成金屬熔池後，將溫度降到700°C保溫20min，待爐溫穩定後，將鋁箔包裹的金屬鎂加入金屬溶池中，通過攪拌使金屬鎂全部熔化，在720°C保溫lOmin，扒去熔渣，用復蓋劑復蓋，然後加入鋁精煉劑精煉，分兩次加入，第一次加入量多於1/2，於730°C下保溫5min後撇渣，得到精鍊金屬熔液；
(2)將鑄造模具預熱至240°C，將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯；
(3)對鑄坯進行固溶處理，於535°C保溫8h，然後在80°C的水中淬火，最後在170°C下保溫至少8h，得到鋁矽合金。
[0015]將熱處理後的鋁矽合金在室溫條件下進行拉伸試驗，室溫時平均抗拉強度為328MPa,伸長率為5.5%，在200°C的高溫拉伸強度最高達到291 MPa，優於同類鑄造鋁矽合金的平均水平。
[0016]實施例2
一種鋁矽合金，其化學成分按照重量百分比為:Si 9.5%，Zn 1.5%，Mg 1.0%，Cul.2%,Ni 0.8%, Sr 0.05%, Re 0.3%，餘量為 Al。
[0017]製備方法，按照以下步驟進行:
(I)將純鋁加熱至800°C成為液態，按設定的合金成分重量配比::Si 9.5%，Zn 1.5%，Mg 1.0%，Cul.2%,Ni 0.8%, Sr 0.05%,Re 0.3%，餘量為Al加入鋁矽中間合金、鋁鋅中間合金、鋁銅中間合金，鋁鎳中間合金，鋁鍶中間合金和鋁稀土中間合金，待爐料全部熔化形成金屬熔池後，將溫度降到700°C保溫20min，待爐溫穩定後，將鋁箔包裹的金屬鎂加入金屬溶池中，通過攪拌使金屬鎂全部熔化，在720°C保溫15min，扒去熔渣，用復蓋劑復蓋，然後加入鋁精煉劑精煉，分兩次加入，第一次加入量多於1/2，於740°C下保溫5-10min後撇渣，得到精鍊金屬熔液；
(2)將鑄造模具預熱至250°C，將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯；
(3)對鑄坯進行固溶處理，於525°C保溫8h，然後在60°C的水中淬火，最後在175°C下保溫至少8h，得到鋁矽合金。
[0018]將熱處理後的鋁矽合金在室溫條件下進行拉伸試驗，室溫時平均抗拉強度為325MPa,伸長率為5.3%，在200°C的高溫拉伸強度最高達到291MPa，高於同類鑄造鋁矽合金的平均水平。
[0019]實施例3
一種鋁矽合金，其化學成分按照重量百分比為:Si 10.0%, Zn 2.0%，Mg 1.2%，Cu
1.0%, Ni 1.2%, Sr 0.06%, Re 0.4%，餘量為 Al。
[0020]製備方法，按照以下步驟進行:
(1)將純鋁加熱至750°C成為液態，按設定的合金成分重量配比:Si10.0%, Zn 2.0%，Mg 1.2%，Cu 1.0%，Ni 1.2%，Sr 0.06%, Re 0.4%，餘量為Al加入鋁矽中間合金、鋁鋅中間合金、鋁銅中間合金，鋁鎳中間合金，鋁鍶中間合金和鋁稀土中間合金，待爐料全部熔化形成金屬熔池後，將溫度降到700°C保溫20min，待爐溫穩定後，將鋁箔包裹的金屬鎂加入金屬溶池中，通過攪拌使金屬鎂全部熔化，在720°C保溫15min，扒去熔渣，用復蓋劑復蓋，然後加入鋁精煉劑精煉，分兩次加入，第一次加入量多於1/2，於750°C下保溫5-10min後撇渣，得到精鍊金屬熔液；
(2)將鑄造模具預熱至260°C，將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯；
(3)對鑄坯進行固溶處理，於530°C保溫8h，然後在70°C的水中淬火，最後在175°C下保溫至少8h，得到鋁矽合金。
[0021]將熱處理後的鋁矽合金在室溫條件下進行拉伸試驗，室溫時平均抗拉強度為327MPa,伸長率為5.4%，在200°C的高溫拉伸強度最高達到289MPa，高於同類鑄造鋁矽合金的平均水平。
[0022]實施例4
一種鋁矽合金，其化學成分按照重量百分比為:Si 9.5%，Zn 1.0%, Mg 1.5%，Cu 1.5%，Ni 1.0%，Sr 0.05%, Re 0.25%，餘量為 Al。
[0023]製備方法，按照以下步驟進行:
(1)將純鋁加熱至770°C成為液態，按設定的合金成分重量配比:Si9.5%，Zn 1.0%, Mg1.5%，Cu 1.5%，Ni 1.0%，Sr 0.05%, Re 0.25%，餘量為Al加入鋁矽中間合金、鋁鋅中間合金、鋁銅中間合金，鋁鎳中間合金，鋁鍶中間合金和鋁稀土中間合金，待爐料全部熔化形成金屬熔池後，將溫度降到700°C保溫20min，待爐溫穩定後，將鋁箔包裹的金屬鎂加入金屬溶池中，通過攪拌使金屬鎂全部熔化，在720°C保溫8min，扒去熔渣，用復蓋劑復蓋，然後加入鋁精煉劑精煉，分兩次加入，第一次加入量多於1/2，於740°C下保溫16min後撇渣，然後靜置6min，得到精鍊金屬熔液；
(2)將鑄造模具預熱至245°C，將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯；
(3)對鑄坯進行固溶處理，於535°C保溫8h，然後在90°C的水中淬火，最後在170°C下保溫至少8h，得到鋁矽合金。
[0024]將熱處理後的鋁矽合金在室溫條件下進行拉伸試驗，室溫時平均抗拉強度為328MPa,伸長率為5.3%，在200°C的高溫拉伸強度最高達到288MPa，高於同類鑄造鋁矽合金的平均水平。
[0025]實施例5
一種鋁矽合金，其化學成分按照重量百分比為:Si 9.8%，Zn 1.2%，Mg 0.8%，Cu 1.5%，Ni 0.8%, Sr 0.04%, Re 0.4%，餘量為 Al。
[0026]製備方法，按照以下步驟進行:
(1)將純鋁加熱至760°C成為液態，按設定的合金成分重量配比:Si9.8%，Zn 1.2%, Mg
0.8%，Cu 1.5%，Ni 0.8%，Sr 0.04%, Re 0.4%，餘量為Al加入鋁矽中間合金、鋁鋅中間合金、鋁銅中間合金，鋁鎳中間合金，鋁鍶中間合金和鋁稀土中間合金，待爐料全部熔化形成金屬熔池後，將溫度降到700°C保溫20min，待爐溫穩定後，將鋁箔包裹的金屬鎂加入金屬溶池中，通過攪拌使金屬鎂全部熔化，在720°C保溫12min，扒去熔渣，用復蓋劑復蓋，然後加入鋁精煉劑精煉，分兩次加入，第一次加入量多於1/2，於735°C下保溫5-10min後撇渣，得到精鍊金屬熔液；
(2)將鑄造模具預熱至255°C，將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯；
(3)對鑄坯進行固溶處理，於525°C保溫8h，然後在100°C的水中淬火，最後在180°C下保溫至少8h,得到招娃合金。
[0027]將熱處理後的鋁矽合金在室溫條件下進行拉伸試驗，室溫時平均抗拉強度為323MPa,伸長率為5.5%，在200°C的高溫拉伸強度最高達到285MPa，高於同類鑄造鋁矽合金的平均水平。
【權利要求】
1.一種鋁矽合金，其特徵在於化學成分按照重量百分比為:Si 9.0-10.0%，Zn.1.0-2.0%, Mg 0.8-1.5%, Cu 0.5-1.5，Ni 0.8-1.2%, Sr 0.04-0.06%, Re 0.2-0.4%，餘量為Al，其室溫的抗拉強度為323?328MPa，伸長率達到5.3^5.5%，在200°C的高溫拉伸強度為.285?291 MPa。
2.如權利要求1所述的一種鋁矽合金的製備方法，其特徵在於按照以下步驟進行: Cl)將純鋁加熱至750-800°C，按設定的合金成分重量配比:Si 9.0-10.0%，Zn.1.0-2.0%, Mg 0.8-1.5%, Cu 0.5-1.5，Ni 0.8-1.2%, Sr 0.04-0.06%, Re 0.2-0.4%，餘量為Al ； 加入鋁矽中間合金、鋁鋅中間合金、鋁銅中間合金，鋁鎳中間合金，鋁鍶中間合金和鋁稀土中間合金，待爐料全部熔化後，將溫度降到700°C保溫20min，待爐溫穩定後，將鋁箔包裹的金屬鎂加入金屬溶池中，通過攪拌使金屬鎂全部熔化，在720°C保溫10-15min，扒去熔渣，用復蓋劑復蓋，然後加入鋁精煉劑精煉，分兩次加入，第一次加入量多於1/2，於.730-750°C下保溫5-10min後撇渣，得到精鍊金屬熔液； (2)將鑄造模具預熱至240-260°C，將精鍊金屬熔液澆注成鑄坯； (3 )對鑄坯進行固溶處理，於525-535°C保溫8h，然後在60?100 V的水中淬火，最後在170-180°C下保溫至少8h，得到鋁矽合金。
【文檔編號】C22C1/06GK104357714SQ201410621891
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】李明偉, 楊紹斌, 楊芳 申請人:遼寧工程技術大學