一种使过共晶铝硅合金共晶凝固离异化的方法

文档序号：1948591 发布日期：2021-12-10 浏览：9次 >En<

阅读说明：本技术 一种使过共晶铝硅合金共晶凝固离异化的方法 (Method for separating hypereutectic aluminum-silicon alloy from dissimilarity during eutectic solidification ) 是由廖恒成郑基伟钱龙杰陈浩于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种使过共晶铝硅合金共晶凝固离异化的方法,首先通过电阻坩埚炉对过共晶铝硅合金进行熔炼,采用热电偶和可控硅温控仪对熔体进行控温,熔清后进行除气去渣精炼处理。随后进行熔体处理：对电阻坩埚炉进行断电炉冷,接近设定温度580-720℃时通电调整电炉功率系数进行保温10-60min,采用玻璃管吸液随后在空气中冷却凝固方法制造合金试样。本发明对过共晶铝硅合金中出现的初生硅相有很好的细化效果,初生硅颗粒尺寸细小、分布均匀；与常规铸造相比,本发明可使共晶凝固过程离异化,将常规铸造中出现的片状共晶硅相颗粒化,为提高过共晶铝硅合金塑性提供一种新的工艺思路；本发明不会在熔体中引入杂质,操作成本低,不会对环境造成污染。(The invention discloses a method for solidifying and separating hypereutectic aluminum-silicon alloy eutectic, which comprises the steps of smelting hypereutectic aluminum-silicon alloy through a resistance crucible furnace, controlling the temperature of a melt by adopting a thermocouple and a silicon controlled temperature controller, and degassing, deslagging and refining after the melt is clear. Subsequently, melt processing is carried out: and (3) powering off the resistance crucible furnace, cooling the resistance crucible furnace, electrifying when the temperature is close to the set temperature of 580-720 ℃, adjusting the power coefficient of the electric furnace, carrying out heat preservation for 10-60min, absorbing liquid by using a glass tube, and then cooling and solidifying in the air to manufacture an alloy sample. The invention has good refining effect on the primary silicon phase appearing in the hypereutectic aluminum-silicon alloy, and the primary silicon particles have small size and uniform distribution; compared with the conventional casting, the method can separate the eutectic solidification process, granulate the flaky eutectic silicon phase in the conventional casting, and provide a new process idea for improving the plasticity of the hypereutectic aluminum-silicon alloy; the invention can not introduce impurities into the melt, has low operation cost and can not cause pollution to the environment.)

技术领域

本发明属于金属铸造技术领域，尤其涉及一种使过共晶铝硅合金共晶凝固离异化的方法。

背景技术

过共晶铝硅合金由于具有优异的耐磨性、低的热膨胀性能以及良好的体积稳定性等优点，成为制造汽车内燃机活塞等关键部件的一种理想材料。但过共晶铝硅合金具有一个明显的缺点，经铸造后的过共晶铝硅合金中形成的板片状、五瓣星形状、八面体状和棱锥体状的粗大初生硅相以及片状共晶硅的存在易成为裂纹的扩展通道，成为限制铸件塑韧性提高的重要因素。这种组织状态严重割裂了基体，造成铸件塑性的严重下降，对过共晶铝硅合金在实际工业生产中的大量推广造成了限制。为了推广过共晶铝硅合金本身具备的优点，减小初生硅相和共晶硅相的尺寸、改善初生硅和共晶硅的形貌及其在显微组织中的分布就变得非常重要。

目前，关于如何细化过共晶铝硅合金中的初生硅相及改变共晶硅相的形貌，国内外许多研究人员都进行了大量研究。调控硅相的主要方法有半固态处理、变质处理、熔体处理和快速凝固等。在细化初生硅相方面，这些方法均能在一定程度上减小初生硅相的尺寸，尤其是快速凝固法。但这些方法有些生产成本高、制备工艺复杂，特别是共晶凝固过程并未离异化，因而力学性能没有获得显著突破。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种使过共晶铝硅合金共晶凝固离异化的方法，使共晶凝固过程完全离异化，且离异化后的硅相颗粒尺寸小于20μm，形貌变得圆整，不再棱角分明，并且分布均匀。

技术方案：本发明的一种使过共晶铝硅合金共晶凝固离异化的方法，包括以下步骤：

(1)将过共晶铝硅合金原料放至电阻坩埚炉内，升温至600-650℃后保温；

(2)将步骤(1)中得到的原料升温至750-780℃熔化，熔清后保温；

(3)将步骤(2)中得到的合金熔体在炉内冷却至720-730℃，进行除气去渣净化处理；

(4)将步骤(3)中得到的合金熔体在720-730℃继续保温，随后冷却，将温度控制在580-720℃的±2℃内保温；

(5)将步骤(4)中得到的合金熔体通过吸液并在空气中冷却凝固的方法制得合金试样。

进一步地，步骤(1)中，先将过共晶铝硅合金原料在250-300℃预热30-35min后再放至电阻坩埚炉。

进一步地，步骤(1)中，所述保温的时间为10-15min。

进一步地，步骤(2)中，熔清后保温30-60min。

进一步地，步骤(4)中，将步骤(3)中得到的合金熔体在720-730℃继续保温 30-60min。

进一步地，步骤(4)中，将温度控制在580-720℃±2℃内保温10-60min。

进一步地，步骤(5)中，所述吸液为通过玻璃管进行操作。

进一步地，步骤(5)中，所述玻璃管内径为8-12mm。

进一步地，步骤(1)中，所述电阻坩埚炉的功率为5-100kW。

本方法步骤中，所有与熔体接触的材料、模具均需预热30分钟以上，预热温度为250-300℃。其中，所有与熔体接触的材料包括漏勺、钟罩、精炼剂以及浇注所用到的模具。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)本发明公开了一种使过共晶铝硅合金共晶凝固离异化的方法，对过共晶铝硅合金中常出现的共晶凝固耦合生长有很好的抑制效果，使共晶凝固过程完全离异化，且离异化后的硅相颗粒尺寸小于20μm，形貌变得圆整，不再棱角分明，并且分布均匀。

(2)本发明中无片状共晶硅相，为提高过共晶铝硅合金的塑性提供了理想的工艺设计思路。

(3)本发明中在操作过程中不添加变质剂，避免了以往加变质剂方法对环境造成的严重污染，且不会在熔体中引入其他杂质，操作成本低。

附图说明

图1是实施例1中熔体在720℃保温10分钟，玻璃管吸液随后空冷(在空气中冷却凝固)取样得到的过共晶铝硅合金组织；

图2是实施例2中熔体在650℃保温10分钟，玻璃管吸液随后空冷取样得到的过共晶铝硅合金组织；

图3是实施例3中熔体在580℃保温10分钟，玻璃管吸液随后空冷取样得到的过共晶铝硅合金组织；

图4是实施例4中熔体在650℃直接玻璃管吸液随后空冷取样得到的过共晶铝硅合金组织；

图5是实施例5中熔体在650℃保温60分钟，玻璃管吸液随后空冷取样得到的过共晶铝硅合金组织；

图6是实施例6中熔体在720℃直接浇注得到金属模具中得到的过共晶铝硅合金组织；

图7是实施例7中熔体在650℃保温10分钟，浇注到金属模具中得到的过共晶铝硅合金组织。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

以Al-16Si-4.2Cu-0.6Mg-0.8Fe合金(本发明的保护范围不仅限于此合金)为例，通过不同例子来阐明本发明方法细化初生硅的实质内涵及显著效果。

实施例1

(1)所有与熔体接触的材料、模具均需预热30分钟以上，预热温度为250℃。将过共晶铝硅合金原料放至电阻坩埚炉升温至600℃。