CN103302265A - 一种过共晶铝硅合金管材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过共晶铝硅合金管材的制备方法，属于挤压铸造成形领域。将熔炼后的过共晶铝硅合金金属液制备成固相率为20～60wt%的半固态浆料，然后将半固态浆料浇入事先预热并喷涂脱模剂的过共晶铝硅合金管材的模具内，并在20～50Mp的压力条件下、以1～5mm/s的速度挤压并保压10～80s，开模取样即得到过共晶铝硅合金管材。本发明工艺所获得缸套内表面初生硅分布较多，耐磨性好，外表面初生硅分布较少，利于车加工，质量优良，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种过共晶铝硅合金管材的制备方法，尤其是一种初生硅径向梯度分布的过共晶铝硅合金管材的制备方法，属于挤压铸造成形领域。
背景技术
过共晶铝硅合金管材可用于滑动轴承，汽车缸套，散热元器件等多种场合。通常过共晶铝硅合金管材经离心铸造或喷射沉积而成，其离心铸造生产工艺流程如下：熔炼（添加合金元素）-离心铸造-粗车-热处理（调质）-精车。由于其采用离心铸造的方法，管材内部易产生缺陷，降低缸套成品率。合金元素的使用和较多的工艺步骤，提高管材生产成本。
过共晶铝硅合金管材喷射沉积工艺流程如下：熔炼 - 喷射沉积 – 车挤压孔 – 挤压成形管材。其中，喷射沉积工艺制备的过共晶铝硅合金晶粒细小，但效率低，后续还需车出挤压工艺孔，固态挤压对挤压机和模具要求较高，这也增加了喷射沉积的成本，降低了效率。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提出一种过共晶铝硅合金管材的制备方法，是一种径向初生硅梯度分布的过共晶铝硅合金管材的挤压铸造方法，制得的过共晶铝硅合金管材，内表面初生硅分布较多，耐磨性好，外表面初生硅分布较少，利于车加工。
本发明的技术方案是：将挤压铸造过共晶铝硅合金管材的模具预热后喷涂脱模剂，然后将制备好的过共晶铝硅合金的半固态浆料挤压铸造得到过共晶铝硅合金管材。具体步骤包括如下：将熔炼后的过共晶铝硅合金金属液制备成固相率为20～60wt%的半固态浆料，然后将半固态浆料浇入事先预热并喷涂脱模剂的管材挤压铸造模具内，并在20～50 Mp的压力条件下、以1～5mm/s的速度挤压并保压10～80s，开模取样即得到过共晶铝硅合金管材。
所述过共晶铝硅合金金属液的成分为Si 17～27wt%，Fe 0～3wt%，余量为Al。
所述事先预热过共晶铝硅合金管材的模具是将模具预热至200～300℃。
所述脱模剂为石墨、水玻璃和水的混合物，其质量比例为1：1：1。
所述的挤压铸造模具为内部有型芯并且一端密闭的管材挤压模具，型芯材料为石墨。
本发明的有益效果是：利用过共晶铝硅合金在其固-液温度区间流动性好的特点，针对性的解决了初生硅晶粒粗大，初生硅径向梯度分布等技术难点；可替代传统铸造工艺，生产各种尺寸过共晶铝硅合金管材，通过本发明可较大幅度的细化初生晶粒，提高管材内表面初生硅含量，并可使传统工艺中挤压吨位较大的挤压机改为吨位较小的挤压机，将传统工艺中要求较高性能的模具材料换为45钢等较常见材料。此外，本发明工艺所获得管材内表面初生硅分布较多，耐磨性好，外表面初生硅分布较少，利于车加工，质量优良，适用于滑动轴承，缸套，散热管等场合，具有良好的应用前景；
半固态成形对模具热冲击小，能够提高模具寿命；挤压铸造模具是在合金半固态区间对半固态浆料进行成形，模具材料要求不高，常规管材挤压模具是在合金固态状况下成形，对模具要求高，寿命较低；本发明的管材挤压模具石墨型芯在轴向挤压力的作用下提供径向分离，促使含有硬质相的半固态合金浆料内的液相沿着径向向外分布。待半固态合金浆料冷却后即可获得硬质相颗粒分布较多的耐磨内表面，和硬质相分布较少韧性较高的外表面。
附图说明
图1为本发明制备得到的过共晶铝硅合金管材的组织结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：本实施方式的过共晶铝硅合金管材的制备方法为：将熔炼后的过共晶铝硅合金金属液（成分为Si 17 wt%，Fe 1 wt%，余量为Al）制备成固相率为20 wt%的半固态浆料，然后将半固态浆料浇入事先预热并喷涂脱模剂（预热至200℃，脱模剂的成分为石墨、水玻璃和水质量比例为1：1：1）的过共晶铝硅合金管材的挤压铸造模具（管材挤压铸造模具为内部有型芯并且一端密闭的管材挤压模具，型芯材料为石墨）内，并在20Mp的压力条件下、以2mm/s的速度挤压并保压50s，开模取样即得到过共晶铝硅合金管材。如图1所示，由上往下是管材的径向外侧至径向内侧的组织结构图，可以观察到，径向外侧分布了较多的硬质耐磨相。
实施方式二：本实施方式的过共晶铝硅合金管材的制备方法为：将熔炼后的过共晶铝硅合金金属液（成分为Si 22wt%，Fe 2wt%，余量为Al）制备成固相率为40 wt%的半固态浆料，然后将半固态浆料浇入事先预热并喷涂脱模剂（预热至300℃，然后喷涂成分为石墨、水玻璃和水质量比例为1：1：1的脱模剂）的过共晶铝硅合金管材挤压铸造的模具（管材挤压铸造模具为内部有型芯并且一端密闭的管材挤压模具，型芯材料为石墨）内，并在40Mp的压力条件下、以5mm/s的速度挤压并保压30s，开模取样即得到过共晶铝硅合金管材。
实施方式三：本实施方式的过共晶铝硅合金管材的制备方法为：将熔炼后的过共晶铝硅合金金属液（成分为Si 27 wt%，Fe 3wt%，余量为Al）制备成固相率为60 wt%的半固态浆料，然后将半固态浆料浇入事先预热并喷涂脱模剂（预热至260℃，然后喷涂成分为石墨、水玻璃和水质量比例为1：1：1的脱模剂）的过共晶铝硅合金管材挤压铸造的模具（管材挤压铸造模具为内部有型芯并且一端密闭的管材挤压模具，型芯材料为石墨）内，并在50 Mp的压力条件下、以1mm/s的速度挤压并保压80s，开模取样即得到过共晶铝硅合金管材。
实施方式四：本实施方式的过共晶铝硅合金管材的制备方法为：将熔炼后的过共晶铝硅合金金属液（成分为Si 17 wt%，Fe 1 wt%，余量为Al）制备成固相率为20 wt%的半固态浆料，然后将半固态浆料浇入事先预热并喷涂脱模剂（预热至200℃，脱模剂的成分为石墨、水玻璃和水质量比例为1：1：1）的过共晶铝硅合金管材的挤压铸造模具（管材挤压铸造模具为内部有型芯并且一端密闭的管材挤压模具，型芯材料为石墨）内，并在20Mp的压力条件下、以2mm/s的速度挤压并保压50s，开模取样即得到过共晶铝硅合金管材。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种过共晶铝硅合金管材的制备方法，其特征在于具体步骤包括如下：将熔炼后的过共晶铝硅合金金属液制备成固相率为20～60wt%的半固态浆料，然后将半固态浆料浇入事先预热并喷涂脱模剂的过共晶铝硅合金管材的挤压铸造模具内，并在20～50Mp的压力条件下、以1～5mm/s的速度挤压并保压10～80s，开模取样即得到过共晶铝硅合金管材。
2.根据权利要求1所述的过共晶铝硅合金管材的制备方法，其特征在于：所述过共晶铝硅合金金属液的成分为Si 17～27wt%，Fe 0～3wt%，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的过共晶铝硅合金管材的制备方法，其特征在于：所述事先预热过共晶铝硅合金管材的模具是将模具预热至200～300℃。
4.根据权利要求1所述的过共晶铝硅合金管材的制备方法，其特征在于：所述脱模剂为石墨、水玻璃和水的混合物，其质量比例为1：1：1。
5.根据权利要求1所述的过共晶铝硅合金管材的制备方法，其特征在于：所述的挤压铸造模具为内部有型芯并且一端密闭的管材挤压模具，型芯材料为石墨。
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