CN1041846C - 亚共晶铝硅合金中初生硅相形成的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种亚共晶铝硅合金中初生硅相形成的方法，它综合利用流变混熔处理工艺和分阶段变质处理工艺，使初生和共晶硅相的形态和分布得到改善，机械性能显著提高。其主要特征是分别把两种原料分别同时加热，并在不同的温度下保温，对其中一原料加变质剂，然后通过搅拌→倾入混和→再搅拌，在再搅拌时加另一类变质剂，而后成形。通过在流变混熔工艺中控制过共晶铝硅合金液固区域内的温度以及硅成分含量来改善初生硅相的分布。
Description
本发明所涉及的是一种亚共晶铝硅合金中初生硅相形成的方法，属于冶金类的合金领域。
亚共晶铝硅合金具有广泛应用的范围，通常情况下，在实际应用中为了提高其机械性能，需对铝硅合金进行变须处理来改善共晶硅相的形貌，以此来实现改善和提高其机械性能，然而亚共晶铝硅合金的变质处理虽能细化组织，但由于变质剂钠等易与变质时合金中的气体起反应，导致铸件产生气孔，而形成铸造缺陷，故对于含硅量小于7～8％的铝硅合金一般都不进行变质处理。作为一个共识，常规亚共晶铝硅合金是不存在初生硅相的，也即亚共晶铝硅合金凝固过程中，一般都不存在初生硅相作为先析出相。由于共晶硅相的割裂作用，亚共晶铝硅合金经常规变质处理，其强度和塑性指标一般为(以铸铝101为例)：σb=140MPa1δ=2％。
本发明的目的在于要进一步提高和改善亚共晶铝硅合金的机械性能，提出了一种打破传统认识的全新的工艺方法，即在亚共晶铝硅合金中形成初生硅相的工艺方法，来改善硅相的形态和分布，以此来实现本发明的目的。
本发明的内容主要在于通过亚共晶铝硅合金或纯铝熔体与过共晶铝硅合金半固态熔体相混，制备亚共晶铝硅合金，这样在合金的组织中保留了一部分过共晶铝硅合金中的初生硅相，作为亚共晶铝硅合金的强化相，因此，初生硅相的保留相对减少了共晶组织中硅相的数量，改善了亚共晶铝硅合金中硅相的分布，并通过搅拌处理和分阶段变质处理来改善初生和共晶硅相的形态和分布，从而可明显提高其机械性能。本发明的效果主要在于明显地提高了铝硅合金的机械性能，如下表性能比较表：
| σ（MPa） | δ（％） | |
| 常规处理工艺方法 | 140 | 2 |
| 本发明工艺方法 | 150．0～167．0 | 8．8～10．4 |
以下结合实施例对本发明的技术特征进行详细描述：
本发明主要特征在于利用流变混熔处理工艺和分阶段变质处理工艺综合的办法来改善初生和共晶硅相的形态和分布，流变混熔处理工艺主要包括如下三步：
第一步，将两种原料(原料甲为过共晶铝硅合金，例如Al-30Si或者Al-20Si，原料乙为纯铝或亚共晶铝硅合金)分别置于两个电阻炉中同时加热；
第二步，对原料甲温度控制在液固相区域，如Al-30Si或Al-20Si可在620℃并保温10～20分钟，对原料乙若是纯铝则加热到熔化，若是亚共晶铝硅合金则加热到熔化，适当保温。
第三步，将原料甲(过共晶铝硅合金)半固态熔体中的初生硅相进行破碎细化，如用机械搅拌法，搅拌速度在300-800rpm搅拌30-60秒后，将原料乙的熔体(处于熔化态)倾入经过上述搅拌处理后的原料甲中，并快速地对混合后的体系进行搅拌。
分阶段变质处理工艺可以与流变混熔处理工艺一并结合进行，把原料甲(过共晶铝硅合金)加热至完全熔化并过热50-80℃，加入原料甲类变质剂，变质剂的加入量随变质剂的种类而定(如磷盐变质剂为0．1-0．2％)，然后，停止加热，降温至620℃(相当于流变混熔处理工艺的第二步的状态)，即原料甲处于半固态状态，而原料乙熔体同步进行(如第二步加热到熔化状态)然后再按流变混熔第三步的要求，搅拌-倾入-混和再搅拌，再搅拌时可加入原料乙类变质剂，变质剂的加入量随变质剂的种类而定(如钠盐变质剂0．5-0．6％)。而后形成。
初生硅相的大小和数量可以通过在流变混熔工艺中控制过共晶铝硅合金液固区域的温度或其硅成分的含量来实现。当过共晶合金在液固相区的温度区域内，温度越高，初生硅相的溶解扩散较快，此时混熔后所得组织初生硅数量少，但尺寸小，相反数量多、尺寸大，必须通过其他方法再使之碎化，如搅拌等。
利用原材料硅含量较高的过共晶铝硅合金，在流变混溶工艺中可以提高初生硅相数量，改善亚共晶铝硅合金的中硅相分布。
Claims (3)
1、一种亚共晶铝硅合金中初生硅相形成的方法，本发明的特征在于所述的这种方法是流变混溶处理工艺和分阶段变质处理工艺综合起来的方法，流变混熔处理工艺主要包括：
(1)将两种原料(原料甲为过共晶铝硅合金，原料乙为纯铝或亚共晶铝硅合金)分别置于两炉同时加热，
(2)对原料甲温度控制在液固相区域，适当保温，对原料乙则加热到熔化并适当保温，
(3)将原料甲(过共晶铝硅合金)半固态熔体中的初生硅相进行破碎细化，如用机械搅拌法，搅拌速度在300-800rpm搅拌30-60秒后，将原料乙的熔体(处于熔化态)倾入经过上述搅拌处理后的原料甲中，并快速地对混合后的体系进行搅拌，
分阶段变质处理工艺可以与流变混熔处理工艺一并结合进行，把原料甲(过共晶铝硅合金)加热至完全熔化并过热50-80℃，加入原料甲类变质剂，变质剂的加入量随变质剂的种类而定(如磷盐变质剂为0．1-0．2％)，然后，停止加热，降温至620℃(相当于流变混熔处理工艺的第二步的状态)，即原料甲处于半固态状态，而原料乙熔体同步进行(如第二步加热到熔化状态)，然后再按流变混熔第三步的要求，搅拌-倾入-混和再搅拌，再搅拌时可加入原料乙类变质剂，变质剂的加入量随变质剂的种类而定(如钠盐变质剂0．5-0．6％)，而后形成。
2、按照权利要求1所述的亚共晶铝硅合金初生硅相形成的方法，其特征在于初生硅相的大小、数量可能通过过共晶合金在液固相区的温度区域内的温度来调整。
3、按照权利要求1所述的亚共晶铝硅合金初生硅相形成的方法，其特征还在于初生硅相的数量还可以通过原材料过共晶铝硅合金中的硅含量来调整。
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