CN102676886A - 一种高强度过共晶铝硅合金 - Google Patents

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Abstract

一种高强度过共晶铝硅合金，由以下质量分数的化学元素制成：Si：16~20%，Cu：3.0~5.0%，Ti：1.1~2.5%，B：0.5~1.1%，Mg：0.45~0.65%，Sr：0.02~0.06%，杂质总量不大于0.50%，余量为Al。本发明提供的高强度过共晶铝硅合金，在常规生产技术条件下，合金铸态显微结构中具有细小Si相，强度和延伸率显著高于现有过共晶铝硅合金。

Description

一种高强度过共晶铝硅合金
技术领域
    本发明属于铝合金技术领域，涉及一种高强度过共晶铝硅合金。
背景技术
    与其它铝硅合金相比，过共晶铝硅合金由于硅含量高，合金密度小，热膨胀系数低，在使用中具有良好的尺寸稳定性和耐磨性。目前，在常规生产技术条件下，过共晶铝硅合金中的Si元素是以针片状的共晶Si形式或以粗大的共晶Si形式存在。由于晶体Si是硬脆相，Si的这些存在形式会使材料在应力作用下，在针片状共晶Si或粗大共晶Si的尖角处产生应力集中而导致材料低应力脆断，材料强度低，塑性差。在过共晶铝硅合金中加入其它合金元素，如Cu、Mg等，合金强度虽有提高，由于Si存在形式的固有缺陷，过共晶铝硅合金的强度与其它铝硅合金相比仍然较大差距。
发明内容
    本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中的不足提供一种高强度过共晶铝硅合金。
为了解决上述技术问题采用以下技术方案：一种高强度过共晶铝硅合金，由以下质量分数的化学元素制成：Si：16 ~ 20%，Cu：3.0 ~ 5.0%，Ti：1.1~2.5%，B：0.5~1.1%，Mg：0.45 ~0.65%，Sr：0.02~0.06%，杂质总量不大于0.50%，余量为Al。
一种高强度过共晶铝硅合金制备步骤如下：（1）化学元素Si、Cu、Mg、Sr以中间合金形式或以纯金属形式加入熔炼装置，Ti、B元素以中间合金形式或以氟盐形式加入熔炼装置；（2）各化学元素按比例加入熔炼装置后得到合金熔体，对合金熔体进行精炼、除气；（3）将合金熔体于740~780℃浇入铸型中。
成型铸件热处理工艺为，500±5℃保温2~8小时水淬，170±5℃时效6~10小时。
     本发明提供的高强度过共晶铝硅合金，在常规生产技术条件下，合金铸态显微结构中具有细小Si相，强度和延伸率显著高于现有过共晶铝硅合金。
具体实施方式
实施例1：一种高强度过共晶铝硅合金，在坩埚电阻炉中熔配过共晶铝硅合金，合金中Si以工业纯硅形式加入，Cu以电解铜形式加入，Mg以纯镁形式加入，Sr以Al-Sr中间合金形式加入，Ti、B分别以Al-Ti、Ti-B中间合金形式加入，合金熔体于750℃浇入金属铸型。合金成分为Si：16%，Cu：3.0%，Ti：1.3%，B：0.60%，Mg：0.45%，Sr：0.04%，杂质总量为0.34%，余量为Al。铸态合金按GB/T228《金属材料室温拉伸试验》制成拉伸试样，合金的强度测试值：                                                
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE001
，延伸率：
Figure 848073DEST_PATH_IMAGE002
。合金经500±5℃保温3小时水淬，170±5℃时效6小时处理后，强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE003
，延伸率：。
实施例2：一种高强度过共晶铝硅合金，在坩埚电阻炉中熔配过共晶铝硅合金，合金中Si以工业纯硅形式加入，Cu以电解铜形式加入，Mg以Al-Mg中间合金形式加入，Sr以Al-Sr中间合金形式加入，Ti、B以Al-Ti-B中间合金形式加入，合金熔体于740℃浇入石墨铸型。合金成分为Si：17.5%，Cu：4.2%，Ti：1.4%，B：0.64%，Mg：0.65%，Sr：0.02%，杂质总量为0.40%，余量为Al。铸态合金按GB/T228《金属材料室温拉伸试验》制成拉伸试样，合金的强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE005
，延伸率：
Figure 556190DEST_PATH_IMAGE006
。合金经500±5℃保温5小时水淬，170±5℃时效8小时处理后，强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE007
，延伸率：
Figure 132315DEST_PATH_IMAGE008
。
实施例3：一种高强度过共晶铝硅合金，在坩埚电阻炉中熔配过共晶铝硅合金，合金中Si以工业纯硅形式加入，Cu以电解铜形式加入，Mg以Al-Mg中间合金形式加入，Sr以Al-Sr中间合金形式加入，Ti、B以Al-Ti-B中间合金形式加入，合金熔体于760℃浇入石墨铸型。合金成分为Si：18.5%，Cu：5.0%，Ti：2.5%，B：1.1%，Mg：0.60%，Sr：0.06%，杂质总量为0.50%，余量为Al。铸态合金按GB/T228《金属材料室温拉伸试验》制成拉伸试样，合金的强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE009
，延伸率：
Figure 150080DEST_PATH_IMAGE010
。合金经500±5℃保温4小时水淬，170±5℃时效10小时处理后，强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE011
，延伸率：。
实施例4：一种高强度过共晶铝硅合金，在中频感应炉中熔配过共晶铝硅合金，合金中Si以工业纯硅形式加入，Cu以电解铜形式加入，Mg以纯镁形式加入，Sr以中间合金Al-Sr形式加入，Ti、B以氟盐形式加入，合金于760℃浇入金属铸型。合金成分为Si：18%，Cu：4.0%，Ti：1.1%，B：0.50%，Mg：0.55%，Sr：0.06%，杂质总量为0.30%，余量为Al。铸态合金按GB/T228《金属材料室温拉伸试验》制成拉伸试样，合金的强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE013
，延伸率：
Figure 71387DEST_PATH_IMAGE014
。合金经500±5℃保温8小时水淬，170±5℃时效6小时处理后，强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE015
，延伸率：
Figure 815483DEST_PATH_IMAGE016
。
实施例5：一种高强度过共晶铝硅合金，在中频感应炉中熔配过共晶铝硅合金，合金中Si以工业纯硅形式加入，Cu以电解铜形式加入，Mg以纯镁形式加入，Sr以中间合金Al-Sr形式加入，Ti、B以氟盐形式加入，合金于780℃浇入石墨铸型。合金成分为Si：20%，Cu：4.0%，Ti：2.0%，B：0.91%，Mg：0.50%，Sr：0.05%，杂质总量为0.31%，余量为Al。铸态合金按GB/T228《金属材料室温拉伸试验》制成拉伸试样，合金的强度测试值：
Figure 2012101705424100002DEST_PATH_IMAGE017
，延伸率：
Figure 317615DEST_PATH_IMAGE018
。合金经500±5℃保温8小时水淬，170±5℃时效10小时处理后，强度测试值：
Figure 179261DEST_PATH_IMAGE015
，延伸率：
Figure 328745DEST_PATH_IMAGE002
。

Claims (1)

1.一种高强度过共晶铝硅合金，其特征是由以下质量分数的化学元素制成：Si：16 ~ 20%，Cu：3.0 ~ 5.0%，Ti：1.1~2.5%，B：0.5~1.1%，Mg：0.45 ~0.65%，Sr：0.02~0.06%，杂质总量不大于0.50%，余量为Al。
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