一种变质过共晶铝硅合金及其制备方法与流程

文档序号:12098795阅读:759来源:国知局
导航: X技术> 最新专利> 金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术
一种变质过共晶铝硅合金及其制备方法与流程

本发明属于过共晶铝硅合金的变质技术领域,尤其涉及一种变质过共晶铝硅合金及其制备方法。



背景技术:

过共晶铝硅合金因良好的导热性、低密度、低的热膨胀系数及良好的流动性,被作为传统铸铁的理想替代材料,用来生产汽车发动机活塞、缸体缸盖等零部件,以减轻自重,降低耗油量,实现节能环保的目的。但传统铸造的过共晶铝硅合金中存在粗大块状、不规则五瓣星状的初生Si及粗大针片状共晶Si,它们分布在合金基体上,严重割裂了基体的连续性,且尖端存在应力集中,降低了合金的力学性能。因此,变质过共晶铝硅合金中的Si相,对提高合金的力学性能及扩大合金材料的使用范围至关重要。

目前,过共晶铝硅合金的变质方法主要有熔体处理、动力学法、快速凝固和化学变质。其中,化学变质法因工艺简单、技术成熟、生产成本低、变质效果良好等优点被广泛地应用于工业生产,但也存在一定的缺陷。例如,大量使用的磷盐和钠盐对过共晶铝硅合金有明显的变质效果,但它们只能各自变质初生Si和共晶Si组织,若采用两者复合变质的方法,反而会对合金组织产生毒化作用,不能起到变质Si相的效果。

因此,素有“工业维生素”之称的稀土元素因其极大的电负性和极强的活性吸附能力被作为新型变质剂而广泛的研究,以实现对初生Si和共晶Si的同时变质,从而提高合金的力学性能。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种综合性能优良的变质过共晶铝硅合金。

本发明的再一目的在于提供上述变质过共晶铝硅合金的制备方法。

本发明是这样实现的,一种变质过共晶铝硅合金,该变质过共晶铝硅合金包括以下按质量百分比计各组分:

硅 18%~22%;

混合稀土 0.8%~1.2%;

余量为铝;

其中,所述混合稀土包括轻稀土和重稀土;所述轻稀土和重稀土的质量比为(3~7):(7~3)。

优选地,所述混合稀土的质量百分比为1%。

优选地,所述轻稀土和重稀土的质量比为3:7、2:3、1:1、3:2或7:3。

本发明进一步提供了一种变质过共晶铝硅合金的制备方法,该方法包括以下步骤:

(1)将纯铝锭和结晶硅在在780℃~800℃温度下加热至全部熔化后保温5~10min,在740℃~760℃温度下保温9~11min,得到熔体;

(2)对步骤(1)中的熔体进行降温至700℃~750℃时,将C2Cl6用铝箔包覆压入到熔体中,搅拌精炼、除渣除气,扒渣后于710℃~720℃浇注成形,制得过共晶铝硅合金;所述C2Cl6的加入量为熔体质量的0.8%;

(3)将步骤(2)中的过共晶铝硅合金在780℃~800℃温度下熔化,加入混合稀土,每隔5~6min搅拌一次,至混合稀土全部熔化后,在760℃~780℃温度下保温25~35min,得到变质过共晶铝硅合金;所述混合稀土包括轻稀土和重稀土,所述轻稀土和重稀土的质量比为(3~7):(7~3);

所述变质过共晶铝硅合金中,硅元素含量为18wt.%~22wt.%、混合稀土含量为0.8wt.% ~ 1.2wt.%,余量为铝。

优选地,所述变质过共晶铝硅合金中混合稀土的含量为1wt.%。

优选地,在步骤(3)中,所述轻稀土和重稀土的质量比为3:7、2:3、1:1、3:2或7:3。

本发明克服现有技术的不足,提供一种变质过共晶铝硅合金及其制备方法。本发明通过铝、结晶硅填料熔化得到熔体,再对熔体进行精炼浇注,得到过共晶铝硅合金,最后通过混合稀土对过共晶铝硅合金进行变质后,得到变质过共晶铝硅合金,而混合稀土由轻稀土和重稀土组成,轻稀土和重稀土之间的质量比范围为(3~7):(7~3),通过调节轻稀土和重稀土之间的质量比,能得到一系列综合性能优良的变质过共晶铝硅合金。

相比于现有技术的缺点和不足,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明变质过共晶铝硅合金塑性更高,具有更大抗拉强度和延伸率,分别能达到143MPa和2.79%;

(2)本发明制备方法简单易操作。

附图说明

图1为本发明实施例中过共晶铝硅合金3的初生Si微观形貌图;

图2为本发明实施例中变质过共晶铝硅合金3的初生Si微观形貌图;

图3为本发明实施例中过共晶铝硅合金3的共晶Si微观形貌图;

图4为本发明实施例中变质过共晶铝硅合金3的共晶Si微观形貌图;

图5为本发明实施例中过共晶铝硅合金3的拉伸断口形貌图;

图6为本发明实施例中变质过共晶铝硅合金3的拉伸断口形貌图;

图7为本发明实施例中过共晶铝硅合金3、变质过共晶铝硅合金1~5的抗拉强度和延伸率的变化图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例1

(1)将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中,在780℃温度下加热至全部熔化后,在760℃温度下保温9min,得到熔体;

(2)对步骤(1)中的熔体进行降温至750℃时,将C2Cl6(C2Cl6的添加量为熔体质量的0.7%)用铝箔包覆压入到熔体中,搅拌精炼、除渣除气,扒渣后于710℃浇入到金属模具中凝固成型,制得过共晶铝硅合金1;

(3)将步骤(2)中的过共晶铝硅合金在800℃温度下熔化,加入混合稀土,每隔5min搅拌一次,至混合稀土全部熔化后,在780℃温度下保温25min,得到变质过共晶铝硅合金1。

在步骤(3)中,所述混合稀土包括轻稀土和重稀土,轻稀土和重稀土的质量比为3:7。

本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过共晶铝硅合金中各组分含量进行确定。其中,变质过共晶铝硅合金1,硅元素含量为22wt.%、混合稀土含量为0.8wt.%,余量为铝。

实施例2

(1)将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中,在800℃温度下加热至全部熔化后,在740℃温度下保温11min,得到熔体;

(2)对步骤(1)中的熔体进行降温至700℃时,将C2Cl6(C2Cl6的添加量为熔体质量的0.9%)用铝箔包覆压入到熔体中,搅拌精炼、除渣除气,扒渣后于720℃浇入到金属模具中凝固成型,制得过共晶铝硅合金2;

(3)将步骤(2)中的过共晶铝硅合金在780℃温度下熔化,加入混合稀土,每隔6min搅拌一次,至混合稀土全部熔化后,在760℃温度下保温35min,得到变质过共晶铝硅合金2。

在步骤(3)中,所述混合稀土包括轻稀土和重稀土,轻稀土和重稀土的质量比为2:3。

本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过共晶铝硅合金中各组分含量进行确定。其中,变质过共晶铝硅合金2,硅元素含量为18wt.%、混合稀土含量为1.2wt.%,余量为铝。

实施例3

(1)将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中,在800℃温度下加热至全部熔化后,在740℃温度下保温11min,得到熔体;

(2)对步骤(1)中的熔体进行降温至700℃时,将C2Cl6(C2Cl6的添加量为熔体质量的0.8%)用铝箔包覆压入到熔体中,搅拌精炼、除渣除气,扒渣后于720℃浇入到金属模具中凝固成型,制得过共晶铝硅合金3;

(3)将步骤(2)中的过共晶铝硅合金在780℃温度下熔化,加入混合稀土,每隔5min搅拌一次,至混合稀土全部熔化后,在760℃温度下保温30min,得到变质过共晶铝硅合金3。

在步骤(3)中,所述混合稀土包括轻稀土和重稀土,轻稀土和重稀土的质量比为1:1。

本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过共晶铝硅合金中各组分含量进行确定。其中,变质过共晶铝硅合金3,硅元素含量为20wt.%、混合稀土含量为1wt.%,余量为铝。

实施例4

(1)将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中,在800℃温度下加热至全部熔化后,在740℃温度下保温11min,得到熔体;

(2)对步骤(1)中的熔体进行降温至700℃时,将C2Cl6(C2Cl6的添加量为熔体质量的0.8%)用铝箔包覆压入到熔体中,搅拌精炼、除渣除气,扒渣后于720℃浇入到金属模具中凝固成型,制得过共晶铝硅合金4;

(3)将步骤(2)中的过共晶铝硅合金在780℃温度下熔化,加入混合稀土,每隔5min搅拌一次,至混合稀土全部熔化后,在760℃温度下保温30min,得到变质过共晶铝硅合金4。

在步骤(3)中,所述混合稀土包括轻稀土和重稀土,轻稀土和重稀土的质量比为3:2。

本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过共晶铝硅合金中各组分含量进行确定。其中,变质过共晶铝硅合金4,硅元素含量为20wt.%、混合稀土含量为1wt.%,余量为铝。

实施例5

(1)将工业铝锭、工业结晶硅混合加入到Si-C棒坩埚炉中,在800℃温度下加热至全部熔化后,在740℃温度下保温10min,得到熔体;

(2)对步骤(1)中的熔体进行降温至700℃时,将C2Cl6(C2Cl6的添加量为熔体质量的0.8%)用铝箔包覆压入到熔体中,搅拌精炼、除渣除气,扒渣后于720℃浇入到金属模具中凝固成型,制得过共晶铝硅合金5;

(3)将步骤(2)中的过共晶铝硅合金在780℃温度下熔化,加入混合稀土,每隔6min搅拌一次,至混合稀土全部熔化后,在760℃温度下保温35min,得到变质过共晶铝硅合金5。

在步骤(3)中,所述混合稀土包括轻稀土和重稀土,轻稀土和重稀土的质量比为7:3。

本实施例中工业铝锭、工业结晶硅、混合稀土的用量根据变质过共晶铝硅合金中各组分含量进行确定。其中,变质过共晶铝硅合金4,硅元素含量为20wt.%、混合稀土含量为1wt.%,余量为铝。

效果实施例

1、过共晶铝硅合金3与变质过共晶铝硅合金3的初生Si微观形貌比较试验

本发明采用活性轻稀土元素Pr和重稀土元素Y变质过共晶铝硅合金,通过稀土原子在Si相结晶界面前沿的富集,增大过冷度,促进形核并抑制Si相的长大;另外,稀土Pr和Y在Al和Si中的固溶度极其有限,在合金凝固过程中被推到Si相生长的界面前沿,诱导Si晶体形成高密度的孪晶凹槽,使Si晶体转变为各向同性生长,因此有效的变质了过共晶铝硅合金中的Si相,使得初生硅尺寸从未变质前的96微米(图1)减小到41微米(图2),同时,混合稀土变质剂也能有效的将粗大的针片状共晶硅(图3)变质为类蠕点状(图4),从而实现了同时变质过共晶铝硅合金中Si相的作用。

2、过共晶铝硅合金3与变质过共晶铝硅合金3的拉伸断口比较试验

本发明合金的拉伸断口形貌如图5和图6所示。由图5可看出在未变质时,过共晶铝硅合金表现为典型的脆性穿晶断裂,而当轻稀土Pr与重稀土Y的比例为1:1时,合金的断裂表现为带有些许韧窝的韧脆混合断裂(图6),宏观表现为合金塑性的提高。这是因为经过稀土元素对初生Si和共晶Si组织的变质,从而使得过共晶铝硅合金的抗拉强度和延伸率均有显著的提高,对合金的综合力学性能有明显的改善。

3、过共晶铝硅合金3、变质过共晶铝硅合金1~5的抗拉强度和延伸率的变化图

对过共晶铝硅合金3、变质过共晶铝硅合金1~5进行室温拉伸试验,合金抗拉强度和延伸率的变化,如图7所示,可以发现当轻稀土Pr与重稀土Y按1:1的比例混合时,变质过共晶铝硅合金具有最大的抗拉强度和延伸率,它们的值分别是143MPa和2.79%,与未变质时过共晶铝硅合金3的93MPa和1.12%相比,抗拉强度和延伸率分别提高了53.8%和1.12%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

完整全部详细技术资料下载
当前第1页 1  2  3 
相关技术
  • 一种真空泵转子用含Dy铝合金...
  • 一种高强度硅铝合金及其制备方...
  • 一种高纯铝硅中间合金及其生产...
  • 一种过共晶铝硅合金及其制备方...
  • 一种6A02合金棒材及其生产...
  • 智能手机外观件用6XXX系铝...
  • 一种高成形性Al‑Mg‑Si...
  • 列车制动盘用碳化硅颗粒增强铝...
  • 一种低膨胀、高热导的SiCp...
  • 一种新型大载流耐热铝合金导线...
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1
亚共晶铝硅合金相关技术
  • Al-Ge共晶键合预处理方法及键合方法
  • 一种铝-硅-镁-铜-钽合金及其制备方法
  • 亚共晶铝-硅合金熔体复合处理方法
  • 过共晶Al-Si合金汽车用发动机缸套制备方法
  • 共晶键合方法
  • Al-Ti-B-Y中间合金制备方法及其应用
  • 一种过共晶Al-Si合金的双重变质方法
  • 基于层片状共晶合金系制备出连续规则层片状微槽的方法
  • 一种过共晶铝硅合金缸套及其制备方法
  • 汽车空调压缩机转子用过共晶铝硅合金坯料及制备方法
过共晶铝硅合金相关技术
  • 一种铝硅合金的电解分离铝、硅的方法
  • 一种稀土Er变质亚共晶铝硅合金的方法
  • Al-Ge共晶键合预处理方法及键合方法
  • 一种高硅铝合金板材的制造工艺的制作方法
  • 含镍过共晶铝硅砂型铸造合金的制作方法
  • 亚共晶铝-硅合金熔体复合处理方法
  • 过共晶Al-Si合金汽车用发动机缸套制备方法
  • 一种再生高硅铝合金锭制造工艺的制作方法
  • 共晶键合方法
  • 一种分离硅及铝硅合金的方法
共晶铝硅合金相关技术
  • 重力铸造与热挤出组合工艺制备高强高塑高韧亚共晶铝硅合金材料的方法
  • 一种基于金锡共晶的石英键合方法
  • 一种铝硅合金导电率提升方法
  • 铝锗共晶键合的方法
  • 一种耐腐蚀耐磨铝管及其制备方法
  • 一种共晶铝硅合金生产工艺的制作方法
  • 低银亚共晶无铅焊料的熔铸设备及利用其制造焊料的方法
  • 一种铝合金及其制备方法和应用
  • 一种铝硅合金的电解分离铝、硅的方法
  • 一种稀土Er变质亚共晶铝硅合金的方法
共晶硅相关技术
  • 一种高可靠功率器件共晶硅背面金属化层的制作方法
  • 喷射成形硅铝合金的降温系统的制作方法
  • 一种高锶含量的锶铝合金的制备方法
  • 一种高锶含量的锶铝合金的制备方法
  • 一种铸造铝合金用铝镧硼晶粒细化剂的制备方法
  • 一种焊接用铝硅共晶合金杆及其制备工艺的制作方法
  • 共晶类Al-Si-Cu-Mn耐热铝合金的热处理工艺的制作方法
  • 一种a390铝合金铸锭均匀化退火热处理工艺的制作方法
  • 一种添加稀土La和Nb元素的Al-Ti-Mn铝合金及其制备方法
  • 一种4032铝合金熔炼方法
银硅共晶相图相关技术
  • 一种高润湿性低银亚共晶钎料的制备方法与流程
  • 一种过共晶铝硅合金变质剂及应用的制造方法与工艺
  • 一种共晶铝硅合金中共晶硅快速球化处理方法与流程
  • 一种共晶铝硅合金的磷钛双重变质方法与流程
铝硅共晶相关技术
  • 原位自生过共晶铝硅合金变质剂的制备方法
  • 一种含亚共晶硅防腐铝合金材料及其处理工艺的制作方法
  • 一种含过共晶硅超硬铝合金材料及其处理工艺的制作方法
  • 一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料及生产方法
  • 过共晶铝硅合金压铸部件及其制造方法
  • 一种导热性能优异的亚共晶铝硅合金及其制备方法与应用
  • 一种分离过共晶铝硅合金的装置制造方法
  • 硅晶太阳能电池用的铝浆以及硅晶太阳能电池的制作方法
  • 一种基于铝锗共晶的低温键合方法
  • 太阳能电池的制作方法
铝硅合金细化变质处理相关技术
  • 一种合金熔体细化效果检测方法与流程
  • 一种铝合金复合细化‑变质剂及其制备方法和应用与流程
  • 一种利用旋转磁场细化铝硅合金晶粒的系统的制作方法与工艺
  • 细化金属合金的方法与流程
  • 一种协同亚共晶铸造铝硅合金变质与微合金化的方法与流程
  • 通过注射Fe‑Nb‑C合金细化SUS316合金组织晶粒的方法与流程
  • 一种过共晶铝硅合金变质剂及应用的制造方法与工艺
  • Al‑Ti‑B‑Sr合金细化剂及流变挤压成形制备合金的方法与流程
  • 铝硅合金细化变质一体化处理中间合金及其制备方法与流程
  • 一种铝合金细化变质处理的方法与流程
共晶合金相关技术
  • 激光器共晶装置的制造方法
  • 一种芯片共晶焊接方法
  • 一种在大垫片中芯片共晶焊接方法
  • 复合镀膜、其制备方法和电子元件的制作方法
  • 一种GaAs微波功放芯片的半自动共晶焊接方法及产品的制作方法
  • 恒温流控制装置及其使用方法
  • 球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线快速检测装置的制造方法
  • 一种共晶粘片加热操作台的制作方法
  • 一种制备Sn-Bi合金丝的装置的制造方法
  • 激光共晶焊接装置的制造方法
亚共晶合金相关技术
  • 一种亚共晶铸造生铁的生产方法
  • 一种采用共晶键合与soi硅片的mems硅麦克风及其制备方法
  • 一种旋转磁场发生系统及其旋转磁场实现方法
  • 一种用于检测共晶键合中合金化程度的结构的制作方法
  • 用于亚共晶铝硅合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂及其制备工艺的制作方法
  • 毫米及亚毫米级CuW70Cr/Ti合金板材的制备方法
  • 过共晶Mg-Si合金中Mg<sub>2</sub>Si相的一种细化方法
  • 单冒口共晶Al-Si合金活塞材料低温热处理方法
  • 一种用电磁悬浮熔炼技术制备亚共晶铝硅合金的方法
  • 一种氧化镧变质剂的制备方法

联合嘉利全合成机油运动粘度多少中惠微量快速闪点测定仪液压油运动粘度有多少合适46号液压油的运动粘度值全自动运动粘度测试仪厂家粘度测定仪RCM100新款开口闪点测定仪河北全自动运动粘度测试仪厂家二手馏程测定仪石油馏程仪操作方法润滑油运动粘度超标怎么办运动粘度和静止粘度油漆的运动粘度赛氏通用粘度和运动粘度换算湖北运动粘度测定仪公司pao4 40 运动粘度上海柴油运动粘度测定仪哪家好开口闪点测定仪使用说明美孚5-40运动粘度运动粘度多少为正常汽油运动粘度怎么选粘度计美孚xep320运动粘度运动粘度的测定原理dexos认证运动粘度运动粘度单位 厘泊20度运动粘度重庆全馏程分析仪价格运动粘度与静态粘度的关系珩磨油的运动粘度运动粘度时间多长为宜淀粉肠小王子日销售额涨超10倍罗斯否认插足凯特王妃婚姻让美丽中国“从细节出发”清明节放假3天调休1天男子给前妻转账 现任妻子起诉要回网友建议重庆地铁不准乘客携带菜筐月嫂回应掌掴婴儿是在赶虫子重庆警方辟谣“男子杀人焚尸”国产伟哥去年销售近13亿新的一天从800个哈欠开始男孩疑遭霸凌 家长讨说法被踢出群高中生被打伤下体休学 邯郸通报男子持台球杆殴打2名女店员被抓19岁小伙救下5人后溺亡 多方发声单亲妈妈陷入热恋 14岁儿子报警两大学生合买彩票中奖一人不认账德国打算提及普京时仅用姓名山西省委原副书记商黎光被逮捕武汉大学樱花即将进入盛花期今日春分张家界的山上“长”满了韩国人?特朗普谈“凯特王妃P图照”王树国3次鞠躬告别西交大师生白宫:哈马斯三号人物被杀代拍被何赛飞拿着魔杖追着打315晚会后胖东来又人满为患了房客欠租失踪 房东直发愁倪萍分享减重40斤方法“重生之我在北大当嫡校长”槽头肉企业被曝光前生意红火手机成瘾是影响睡眠质量重要因素考生莫言也上北大硕士复试名单了妈妈回应孩子在校撞护栏坠楼网友洛杉矶偶遇贾玲呼北高速交通事故已致14人死亡西双版纳热带植物园回应蜉蝣大爆发男孩8年未见母亲被告知被遗忘张立群任西安交通大学校长恒大被罚41.75亿到底怎么缴沈阳一轿车冲入人行道致3死2伤奥运男篮美国塞尔维亚同组周杰伦一审败诉网易国标起草人:淀粉肠是低配版火腿肠外国人感慨凌晨的中国很安全男子被流浪猫绊倒 投喂者赔24万杨倩无缘巴黎奥运男子被猫抓伤后确诊“猫抓病”春分“立蛋”成功率更高?记者:伊万改变了国足氛围奥巴马现身唐宁街 黑色着装引猜测

联合嘉利 XML地图 TXT地图 虚拟主机 SEO 网站制作 网站优化