一种高硅铝合金及其制备方法

日期:2019-07-16 03:08:03

专利名称:一种高硅铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金及其制造方法。具体说,是具有优良耐磨性能的高硅铝合金及其 制备方法。
背景技术
在机械制造行业都知道,对铝合金的耐磨、抗拉强度和布氏硬度等性能的要求越来越高。 目前,机械制造行业如汽车空调机制造行业使用的高硅铝合金都是按照GBT3190—1996生产 的4004号铝硅合金和4032号铝硅合金,而4004号铝硅合金和4032号铝硅合金中硅的含量 分别为9. 0重量% 10. 5重量%和11. 0重量% 13. 5重量%。硅含量小于或等于10重量% 的铝硅合金为亚共晶铝硅合金,亚共晶铝硅合金中初生a相是韧性相,因此,这种亚共晶铝 硅合金的耐磨性能较差、抗拉强度和疲劳强度都比较低,难以满足汽车空调机的性能要求。 硅含量大于或等于12重量%的铝硅合金为过晶铝硅合金,过晶铝硅合金中的初生硅颗粒是硬 质点,因此,这种过晶铝硅合金耐磨性能较好。但硅的含量一高,粗大的、有棱角的初生硅 会析出,从而会恶化铝硅合金的性能。而且初生硅相硬度一高,加工起来比较困难。在铸造方法上,对高硅铝合金中的初晶硅进行细化并抑制它的析出,使之具有共晶组织, 可以提高合金的强度和耐磨性能。而要获得完全的共晶硅组织,就必须对初晶硅进行变质处 理。传统方法是采用钠盐进行变质处理。采用钠盐进行变质处理,有效时间短,变质后初晶 硅的大小在30 120微米、太大,降低了合金的耐磨性能。另外,在硅元素的合金化工艺上 也是采用传统方法,该传统方法是采用中间合金进行,即将结晶硅先制作成铝硅中间合金后 再加入。由于铝硅合金重熔会造成二次污染,这样一来,也会降低制品的耐磨性能。再一方 面,为提高合金的耐磨性能,在熔炼过程中应尽量减少铝熔体的渣、气含量。减少渣、气含 量的传统方法都是采用过滤丝布或单级陶瓷过滤,过滤效果较差。因此,制成的高硅铝合金 耐磨性能较差。发明内容本发明要解决的问题是提供一种高硅铝合金。这种高硅铝合金,耐磨性能好、抗拉强度 和疲劳强度都比较高。本发明要解决的另一个问题是提供一种制备高硅铝合金的方法。 为解决上述问题,采取以下技术方案 本发明的高硅铝合金特点是含有以下重量份数的原料-硅粉10.5 11.2%; 铜包铝合金2.2 2.7%;镁0.2 0.5%; 铝85.6 87.1%;其中硅粉中,硅的重量含量》98. 5%,其粒度《5mm;铜包铝合金中,铜为30 40重 量%,铝为60 70重量%;镁中,镁的含量》99.8重量%;铝中,铝的含量》99.7重量%。 所述铜包铝合金、镁和铝分别为铜包铝合金锭、镁锭和铝锭。本发明的高硅铝合金制备方法依次包括以下步骤先将铝投入熔炼炉内,使其熔化成铝熔体;再将铝熔体过热到760~800°C,并用气体载体将硅粉加入到铝熔体中;之后,依次加入 铜包铝合金和镁,并搅拌10 15分钟,得到混合熔体;之后,将混合熔体的温度调整到740 760°C,通过炉内吹氩气对混合熔体精炼20 25 分钟,并除去液面浮渣,完成第一次精炼;之后,将第一次精炼后的混合熔体温度调整到720 76(TC,并按照铝的0. 2重量% 0. 4 重量%的比例加入中间合金铝锶,并搅拌8 10分钟,进行变质处理;之后,对经过变质处 理的混合熔体吹氩气精炼8 10分钟,并除去浮渣,完成第二次精炼;所述铝锶中,锶为IO重量%,铝为90重量%;最后,通过在线氩气精炼和双级陶瓷过滤,将经过第二次精炼的混合熔体浇铸成高硅合 金棒。采取上述方案,具有以下优点由于本发明的高硅铝合金其原料中的硅含量为10.5-11.2重量%,属于共晶硅合金。这样,既保证了高硅铝合金的耐磨性能,又不会因硅含量太高而导致初晶硅的析出所带来的抗拉强 度和疲劳强度降低。又由于在铸造方法上采用铝锶中间合金对铝熔体进行变质处理,而铝锶中间合金是一种 优良的长效变质剂,其具有无污染、损耗少、功效持久、无过变质等性能,且重熔变质功效可遗传,变质后初晶硅的大小在50微米以下,可获得完全的共晶硅组织。
具体实施方式
第一个实施例选取10.5重量%的硅粉、2.7重量%的铜包铝合金锭、0.3重量%的镁锭、87.1重量%的铝 锭,待用。其中硅粉中,硅的重量含量》98.5%,其粒度《5mm;铜包铝合金中,铜为30 重量%,铝为70重量%;镁中,镁的含量》99.8重量%;铝中,铝的含量》99.7重量%。先将铝锭投入熔炼炉内,使其熔化成铝熔体。再将铝熔体过热到760°C,并用气体载体将硅粉加入到铝熔体中;之后,依次加入铜包 铝合金锭和镁锭,并搅拌10分钟,得到混合熔体。之后,将混合熔体的温度调整到74(TC,通过炉内吹氩气对混合熔体精炼20分钟,并除去液面浮渣,完成第一次精炼。之后,将第一次精炼后的混合熔体温度调整到72(TC,并按照铝的0.2重量%的比例加 入中间合金铝锶,并搅拌8分钟,进行变质处理。之后,对经过变质处理的混合熔体吹氩气 精炼8分钟,并除去浮渣,完成第二次精炼。最后,通过在线氩气精炼和双级陶瓷过滤,将经过第二次精炼的混合熔体浇铸成高硅合 金棒。其中铝锶中,锶为10重量%,铝为90重量%;所述气体载体是压縮空气;所述氩气的纯度》99.99%;所述双级陶瓷过滤分别为30目和50目的过滤板。第二个实施例选取10.9重量%的硅粉、2.5重量%的铜包铝合金锭、0.5重量%的镁锭、86.3重量°/。的铝 锭,待用。其中硅粉中,硅的重量含量》98.5%,其粒度《5mm;铜包铝合金中,铜为35 重量%,铝为65重量%;镁中,镁的含量》99.8重量%;铝中,铝的含量>99.7重量%。先将铝锭投入熔炼炉内,使其熔化成铝熔体。再将铝熔体过热到78(TC,并用气体载体将硅粉加入到铝熔体中;之后,依次加入铜包 铝合金锭和镁锭,并搅拌12分钟,得到混合熔体。之后,将混合熔体的温度调整到75(TC,通过炉内吹氩气对混合熔体精炼23分钟,并除 去液面浮渣,完成第一次精炼。之后,将第一次精炼后的混合熔体温度调整到740°C,并按照铝的0.3重量%的比例加 入中间合金铝锶,并搅拌9分钟,进行变质处理。之后,对经过变质处理的混合熔体吹氩气 精炼9分钟,并除去浮渣,完成第二次精炼。最后,通过在线氩气精炼和双级陶瓷过滤,将经过第二次精炼的混合熔体浇铸成高硅合 金棒。其中铝锶中,锶为10重量%,铝为90重量%;所述气体载体是氩气;所述氩气的纯度》99.99%;所述双级陶瓷过滤分别为30目和50目的过滤板。第三个实施例选取11.2重量%的硅粉、2.2重量%的铜包铝合金锭、0.2重量%的镁锭、85.6重量%的铝 锭,待用。其中硅粉中,硅的重量含量》98. 5%,其粒度《5mm;铜包铝合金中,铜为40 重量%,铝为60重量%;镁中,镁的含量^99.8重量%;铝中,铝的含量》99.7重量l先将铝锭投入熔炼炉内,使其熔化成铝熔体。再将铝熔体过热到80(TC,并用气体载体将硅粉加入到铝熔体中;之后,依次加入铜包 铝合金锭和镁锭,并搅拌15分钟,得到混合熔体。之后,将混合熔体的温度调整到760"C,通过炉内吹氩气对混合熔体精炼25分钟,并除 去液面浮渣,完成第一次精炼。之后,将第一次精炼后的混合熔体温度调整到76(TC,并按照铝的0.4重量%的比例加 入中间合金铝锶,并搅拌10分钟,进行变质处理。之后,对经过变质处理的混合熔体吹氩气 精炼10分钟,并除去浮渣,完成第二次精炼。最后,通过在线氩气精炼和双级陶瓷过滤,将经过第二次精炼的混合熔体浇铸成高硅合 金棒。其中铝锶中,锶为10重量%,铝为90重量%;所述气体载体是压縮空气;所述氩气的纯度》99.99%;所述双级陶瓷过滤分别为30目和50目的过滤板。
权利要求
1.一种高硅铝合金,其特征在于含有以下重量份数的原料硅粉10.5~11.2%;铜包铝合金2.2~2.7%;镁0.2~0.5%;铝85.6~87.1%;其中硅粉中,硅的重量含量≥98.5%;铜包铝合金中,铜为30~40重量%,铝为60~70重量%;镁中,镁的含量≥99.8重量%;铝中,铝的含量≥99.7重量%。
2. 根据权利要求1所述的高硅铝合金,其特征在于铜包铝合金、镁和铝分别为铜包铝合 金锭、镁锭和铝锭。
3. 根据权利要求1所述的高硅铝合金,其特征在于铝中铁的含量小于0.5%;锰的含 量小于0.1%;锌的含量小于0.3%;镍的含量小于0.3%。
4. 根据权利要求1所述的高硅铝合金,其特征在于硅粉的粒度《5mm。
5. 根据权利要求l所述高硅铝合金的制备方法,其特征在于依次包括以下步骤 先将铝投入熔炼炉内,使其熔化成铝熔体;再将铝熔体过热到760~800°C,并用气体载体将硅粉加入到铝熔体中;之后,依次加入 铜包铝合金和镁,并搅拌10 15分钟,得到混合熔体;之后,将混合熔体的温度调整到740 76(TC,通过炉内吹氩气对混合熔体精炼20 25 分钟,并除去液面浮渣,完成第一次精炼;之后,将第一次精炼后的混合熔体温度调整到720 76(TC,并按照铝的0.2重量% 0.4 重量%的比例加入中间合金铝锶,并搅拌8 10分钟,进行变质处理;之后,对经过变质处 理的混合熔体吹氩气精炼8 10分钟,并除去浮渣,完成第二次精炼;所述铝锶中,锶为IO 重量y。,铝为90重量%;最后,通过在线氩气精炼和双级陶瓷过滤,将经过第二次精炼的混合熔体浇铸成高硅合 金棒。
6. 根据权利要求5所述高硅铝合金的制备方法,其特征在于所述气体载体是压縮空气。
7. 根据权利要求5所述高硅铝合金的制备方法,其特征在于所述气体载体是氩气。
8. 根据权利要求7所述高硅铝合金的制备方法,其特征在于氩气纯度》99.99%.
9. 根据权利要求5所述高硅铝合金的制备方法,其特征在于所述双级陶瓷过滤为30目 和50目的过滤板。
全文摘要
本发明公开一种高硅铝合金及其制备方法。具体说,是具有优良耐磨性能的高硅铝合金及其制备方法。它是用10.5~11.2%的硅粉、2.2~2.7%的铜包铝合金、0.2~0.5%的镁和85.6~87.1%的铝,经熔化、混合、第一次精炼、第二次精炼和浇铸而制成。这种高硅铝合金,耐磨性能好、抗拉强度和疲劳强度都比较高,能满足汽车空调机的性能要求。
文档编号C22C21/02GK101215658SQ20081001920
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月16日 优先权日2008年1月16日
发明者冯身霖 申请人:周福海


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