CN102319875A - 一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，按以下步骤进行：（1）将坩埚预热，将AlSi合金、AlCu合金和AlNi合金置于坩埚中升温，熔化后将金属镁压入物料中；（2）将变质剂压入合金熔体中并搅拌均匀，然后保温；（3）将ZnCl2压入合金熔体中，保温除气后扒渣，再浇注成铸坯；（4）将铸坯进行热处理获得过共晶铝硅合金铸件。本发明的方法制备的产品其力学性能优于同类过共晶铝合金产品，工艺简单，易于实现工业化，制备成本低。
Description
一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法。 背景技术
[0002] 过共晶铝硅合金具有低膨胀性能，高耐磨性，高耐蚀性和良好的导热性，广泛应用于汽车、航空、航天等领域，作为制作关键零部件的材料发动机活塞、转子等。铝硅过共晶合金中随着硅含量的增大，合金组织中初晶硅与共晶硅的颗粒也逐渐增大，呈现粗大块状初晶硅和长针状共晶硅组织，严重割裂合金基体，降低了过共晶铝硅合金的力学性能，导致切削加工性能变坏，限制了高硅含量的过共晶铝硅合金的使用范围。
发明内容
[0003] 针对现有含硅较高的过共晶铝硅合金在性能上存在的问题，本发明提供一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，采用磷铜合金作为变质剂，在制备过程中对铝硅过共晶合金进行细化变质处理，改变硅相的组织形态，减少其对基体的削弱作用，提高合金的综合性能。
[0004] 本发明的过共晶铝硅合金铸件的制备方法按以下步骤进行：
1、将坩埚预热至400士5°C，将AU8Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
2、用钟罩将变质剂压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温l(Tl5min;所述的变质剂为CulOP合金，变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的 0. 07〜0. 08% ；
3、用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，在820士5°C保温5〜8min除气，然后扒渣，再在 77(T800°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为Si2(T22%，Cul. (Γ2. 0%， Nil. Γΐ. 6%，Mgl. (Tl. 6%，杂质彡0. 6%，余量为Al ；ZnCl2的加入量为合金熔体总重量的 0. 15^0. 20% ；
4、将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温3、h，然后在6(T80°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温5、h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件。
[0005] 上述方法获得的过共晶铝硅合金铸件的的抗拉强度（σ b)为2(T2^g/mm2，伸长率 (δ 5)为 1. (Tl. 5%，布氏硬度为 129〜138ΗΒ。
[0006] 上述的浇注制成过共晶铝硅合金铸坯采用砂型铸造法、熔模铸造法或金型铸造法进行浇注。
[0007] 本发明的方法采用铜磷合金作为变质剂，对合金熔体进行变质处理，获得金相组织致密的过共晶铝硅合金铸件，该合金具有热膨胀系数小，体积稳定、收缩率小、流动性好、 气密性好、热裂倾向小、密度小、高温强度高、耐磨、耐蚀等优点，其力学性能优于同类过共晶铝合金产品。本发明的方法工艺简单，易于实现工业化，制备成本低，获得的产品尤其适用于发动机活塞，能广泛应用于汽车、航空、航天等领域的关键零部件，解决了目前国内长期存在的该类产品性能差、韧性低、加工难度大的问题
附图说明
[0008] 图1为本发明实施例1中的过共晶铝硅200倍金相组织图。 具体实施方式
[0009] 本发明实施例中选用的A128Si合金中Si的重量含量为26〜28%，A150Cu合金中Cu 的重量含量为49〜51%，Α18ΝΪ合金中Ni的重量含量为7〜9%，CulOP合金中P的重量含量为 10〜11%。
[0010] 本发明实施例中采用的A128Si合金、A150Cu合金、A18Ni合金、CulOP合金和金属镁的杂质含量< 0. 5%。
[0011] 实施例1
将坩埚预热至400士5°C，将A128Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温lOmin， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 07% ；
用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 20%，在820士5°C保温5min除气，然后扒渣，再在770°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si20%, Cu2. 0%, Nil. 1%，Mgl. 6%,杂质 0. 6%,余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温4h，然后在60°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温8h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度（σ b)为 28kg/mm2，伸长率(δ 5)为1. 0%，布氏硬度为138ΗΒ ；
共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 6%，低于ZL105合金在、+5(Γ80Ό的线收缩率（1.05〜1. 1%)，过共晶铝硅合金铸件与ZL105合金进行耐磨性比较，试验条件为：试片 Φ35Χ 10mm，试验介质为机油，试验时间为10h，试验负荷为50kg，测得过共晶铝硅合金铸件磨掉的重量为0. 0087g，ZL105合金磨掉的重量为0. 0269g。
[0012] 实施例2
将坩埚预热至400士5°C，将A128Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温12min， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 071% ；
用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 18%，在820士5°C保温6min除气，然后扒渣，再在780°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si22%, Cul. 0%, Nil. 6%, Mgl. 0%,杂质 0. 5%,余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温5h，然后在70°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温7h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度（σ b)为25kg/mm2，伸长率(δ 5)为1. 2%，布氏硬度为136ΗΒ ；
共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 8% ；过共晶铝硅合金铸件与ZL105合金进行耐磨性比较，试验条件为：试片Φ35Χ 10mm，试验介质为机油，试验时间为10h，试验负荷为 50kg，测得过共晶铝硅合金铸件磨掉的重量为0. 0012g，ZL105合金磨掉的重量为0. 0063g。
[0013] 实施例3
将坩埚预热至400士5°C，将AU8Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温Hmin， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 074% ；
用钟罩将SiCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 16%，在820士5°C保温7min除气，然后扒渣，再在790°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si21%, Cul. 5%, Nil. 4%, Mgl. 2%，杂质 0. 5%，余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温4h，然后在70°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温《ι进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度（σ b)为 22kg/mm2，伸长率（δ 5)为1. 4%，布氏硬度为132ΗΒ ； 共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 7%。
[0014] 实施例4
将坩埚预热至400士5°C，将AU8Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温15min， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 08% ；
用钟罩将SiCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 15%，在820士5°C保温Smin除气，然后扒渣，再在800°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si22%, Cul. 7%, Nil. 2%, Mgl. 5%,杂质 0. 6%,余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温池，然后在80°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温证进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度（σ b)为 20kg/mm2，伸长率(δ 5)为1. 5%，布氏硬度为129ΗΒ ； 共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 6%。
Claims (2)
1. 一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将坩埚预热至400 士 5°C，将AU8Si合金、A150CU合金和A18Ni合金置于坩埚中， 升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；(2)用钟罩将变质剂压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温l(Tl5min ； 所述的变质剂为CulOP合金，变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的 0. 07〜0. 08% ；(3)用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，在820士5°C保温5〜8min除气，然后扒渣，再在 77(T800°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为Si2(T22%，Cul. (Γ2. 0%， Nil. Γΐ. 6%，Mgl. (Tl. 6%，杂质彡0. 6%，余量为Al ；ZnCl2的加入量为合金熔体总重量的 0. 15^0. 20% ；(4)将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温3、h，然后在6(T80°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温5、h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件。
2.根据权利要求1所述的一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，其特征在于所述的过共晶铝硅合金铸件的的抗拉强度为20l8kg/mm2，伸长率为1. (Tl. 5%，布氏硬度为 129〜138HB。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120118 |