CN103060629B - 一种高硅铝合金的变质处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高硅铝合金的变质处理方法，该方法将10~20wt%的高硅铝合金，加热熔化并保持660℃~700℃的低温；将80~90wt%的高硅铝合金，加热熔化后，快速升温进行过热处理，将其倒入保持低温的高硅铝合金中进行铸造。与现有技术添加变质剂进行变质处理相比，本发明通过过热处理对高硅铝合金进行变质处理，首先，在过热处理的状态下，高硅铝合金中的硅原子不会聚集和长大，因此高铝铝合金可少用或不用变质剂；其次，本发明通过将过热处理的高硅铝合金与低温保持的高硅铝合金混合，进行铸造，减少了高硅铝合金熔体在常温下的停留时间，从而可以保持较稳定的变质效果。
Description
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，尤其涉及一种高硅铝合金的变质处理方法。
背景技术
高硅含量的铝合金是一种重要的铸造铝合金，其具有线膨胀系数小、密度小、耐磨、耐热、尺寸稳定性好等优良性能，特别适用于制造轻质、耐磨耐高温的零件，是航天、航空、汽车、电子业等行业的重要加工材料。并且由于铝元素的含量在地壳金属元素中位列第一，密度仅为2.72g/cm3，从而使铝基合金的密度也较小，同时硅元素作为高硅铝合金的主要合金元素加入，提高了合金的铸造性能，改善了流动性，降低了热分裂倾向性，较少了缩松，提高了气密性，可获得组织致密的铸件，因此铸造高硅铝合金的应用前景广阔。
在高硅铝合金的常规凝固组织中，硅元素以初晶硅和共晶硅的形式存在。在常规铸造条件下，由于冷速较低，将导致初晶硅及共晶硅相粗大，初晶硅一般呈粗大的板片状、多角形块状，共晶硅则呈粗大针片状，均对基体性能有削弱作用。因此工业生产的高硅铝合金必须对其硅相进行变质处理，以提高其产品力学性能。
目前研究较多的变质处理方法为添加变质剂，并且根据高硅铝合金硅相细化变质的对象不同可将变质处理分为三种：初晶硅变质处理、共晶硅变质处理及双重变质处理。
对于初晶硅变质处理通常采取加磷的方法，磷作为初晶硅常用的有效变质剂，在合金液中容易与铝反应生成熔点较高的AlP化合物，作为初生硅的晶核，使初生硅细化。磷除了起异质核心作用外，还可吸附在初晶硅面上，使其产生多重孪晶，使初晶硅形貌由树枝状至蔷薇状至颗粒状变化，高硅铝合金的共晶硅无需形核，可直接依附于初晶硅生长，因此，磷在细化初晶硅的同时，也间接地细化了共晶硅，但对其形貌的改变作用甚小，只有进行磷与其他元素复合变质，才能细化共晶硅，同时改变其形貌。
对于共晶硅的变质，通常加入锶、钠等变质剂，钠和锶元素在凝固过程中，使共晶硅由粗大片状变成细小的纤维状。
但由于现有高硅铝合金的大生产均按照常规铝合金生产方式进行，所有炉料均在熔炼炉中进行化料，化料完毕后转移至静置炉进行成分分析和硅相变质，然后进行铸造。由于大生产成分分析和铸造时间较长，在常规温度下长时间保温使硅相聚集长大，导致变质剂效果衰退。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高硅铝合金的变质处理方法，该方法处理的变质效果较稳定。
本发明提供了一种高硅铝合金的变质处理方法，包括以下步骤：
将10~20重量份的高硅铝合金，加热熔化并保持660℃~700℃的低温；
将80~90重量份的高硅铝合金，加热熔化后，快速升温进行过热处理，将其倒入保持低温的高硅铝合金中进行铸造。
优选的，所述高硅铝合金为含硅量≥7wt%的铝合金。
优选的，所述过热处理的温度为800℃~1000℃。
优选的，所述过热处理的时间为10~30min。
优选的，所述快速升温的速率为2~4℃/min。
优选的，所述过热处理前包括：加热熔化后，进行成分分析并调整成分。
优选的，所述保持660℃~700℃的低温在静置炉中进行。优选的，所述过热处理在熔化炉中进行。
本发明提供了一种高硅铝合金的变质处理方法，该方法将10~20wt%的高硅铝合金，加热熔化并保持660℃~700℃的低温；将80~90wt%的高硅铝合金，加热熔化后，快速升温进行过热处理，将其倒入保持低温的高硅铝合金中进行铸造。与现有技术添加变质剂进行变质处理相比，本发明通过过热处理对高硅铝合金进行变质处理，首先，在过热处理的状态下，高硅铝合金中的硅原子不会聚集和长大，因此高铝铝合金可少用或不用变质剂；其次，本发明通过将过热处理的高硅铝合金与低温保持的高硅铝合金混合，进行铸造，减少了高硅铝合金熔体在常温下的停留时间，从而可以保持较稳定的变质效果。
附图说明
图1为本发明实施例1中得到铸造后的高硅铝合金的显微组织照片；
图2为未经处理的4032铝合金的显微组织照片。
具体实施方式
本发明提供了一种高硅铝合金的变质处理方法，包括以下步骤：将10~20wt%的高硅铝合金，加热熔化并保持660℃~700℃的低温；将80~90wt%的高硅铝合金，加热熔化后，快速升温进行过热处理，将其倒入保持低温的高硅铝合金中进行铸造。
其中，所述高硅铝合金为本领域技术人员熟知的高硅铝合金即可，并无特殊的限制，本发明中所述高硅铝合金优选为含硅量≥7wt%的铝合金，其中可添加有磷、锶、钠或稀土等变质剂，也可不含，并无特殊的限制。
本发明中用于低温保持的高硅铝合金为10~20重量份，优选为12~18重量份。
所述低温的温度为本领域技术人员熟知的可保持高硅铝合金熔体的温度即可，并无特殊的限制。本发明中所述低温的温度优选为660℃~700℃，更优选为660℃~680℃。
按照本发明，所述保持低温优选在静置炉中进行。
本发明中用于过热处理的高硅铝合金为80~90重量份，优选为83~87重量份。
所述快速升温的升温速率为用于加热所能达到的最大速率即可，并无特殊的限制。因为在铝合金的大生产中，铝合金料较多，导致升温速率较慢，本发明中优选快速升温的速率为2~4℃/min。
所述过热处理的温度为800℃~1000℃，优选为900℃~1000℃；所述过热处理的时间为10~30min，优选为15~25min。
按照本发明，所述过热处理前优选还包括：将熔化后的高硅铝合金进行成分分析并调整成分，以使其达到所要生产的高硅铝合金的要求。
按照本发明，所述过热处理优选在熔化炉中进行。
在过热处理的状态下，高硅铝合金中的硅原子不会聚集和长大，因此高铝铝合金可少用或不用变质剂。
按照本发明，过热处理后的高硅铝合金倒入保持低温的高硅铝合金中优选经过搅拌均匀后进行铸造。
本发明通过将过热处理的高硅铝合金与低温保持的高硅铝合金混合，进行铸造，减少了高硅铝合金熔体在常温下的停留时间，从而可以保持较稳定的变质效果。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种高硅铝合金的变质处理方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
采用含硅量11~13.5%的4032铝合金，将15wt%放入静置炉中熔化并保持660℃，将85wt%放入熔炼炉中熔化，并以3℃/min的速率快速升温至900℃并保温20min，然后将熔炼炉中的合金注入静置炉中，搅拌均匀并进行铸造。
对实施例1中得到铸造后的高硅铝合金进行组织形态检测，得到其500倍的显微组织照片如图1所示。
对未经过热处理的4032铝合金进行组织形态检测，得到其200倍的显微组织照片如图2所示。
实施例2
采用含硅量11.5~12.5%的4A11铝合金，将15wt%放入静置炉中熔化并保持660℃，将85wt%放入熔炼炉中熔化，并以3℃/min的速率快速升温至900℃并保温20min，然后将熔炼炉中的合金注入静置炉中，搅拌均匀并进行铸造。
实施例3
采用含硅量11~13.5%的4032铝合金，将20wt%放入静置炉中熔化并保持660℃，将80wt%放入熔炼炉中熔化，并以3℃/min的速率快速升温至900℃并保温20min，然后将熔炼炉中的合金注入静置炉中，搅拌均匀并进行铸造。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高硅铝合金的变质处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将10～20重量份的高硅铝合金，加热熔化并保持660℃～700℃的低温；
将80～90重量份的高硅铝合金，加热熔化后，快速升温进行过热处理，将其倒入保持低温的高硅铝合金中进行铸造；
所述过热处理的温度为800℃～900℃；
所述高硅铝合金为含硅量为7wt％～13.5wt％的铝合金。
2.根据权利要求1所述的变质处理方法，其特征在于，所述过热处理的时间为10～30min。
3.根据权利要求1所述的变质处理方法，其特征在于，所述快速升温的速率为2～4℃/min。
4.根据权利要求1所述的变质处理方法，其特征在于，所述过热处理前包括：加热熔化后，进行成分分析并调整成分。
5.根据权利要求1所述的变质处理方法，其特征在于，所述保持660℃～700℃的低温在静置炉中进行。
6.根据权利要求1所述的变质处理方法，其特征在于，所述过热处理在熔化炉中进行。
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