CN104263978A - 一种硫化锌的新用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫化锌的新用途，以硫化锌为变质剂，对过共晶铝硅合金的初晶硅进行细化处理。其作为变质剂的方式为：(1)将硫化锌或含有硫化锌的物质作为变质剂；(2)将硫或含有硫的物质与锌或含有锌的物质在铝硅合金中进行原位反应生成硫化锌作为变质剂；(3)与其它变质剂一起对过共晶铝硅合金中的初晶硅和共晶硅进行复合变质。本发明以硫化锌作为过共晶铝硅合金的变质剂，具有操作安全、环境友好、成本低廉等特点；初晶硅细化达到40微米以下，形貌以多边形颗粒为主；变质细化后的铝硅合金浇铸件切削加工性能好；铝硅合金制品的耐高温、耐磨性高，尺寸稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及金属处理技术领域，尤其涉及一种硫化锌的新用途。
背景技术
过共晶Al-Si合金是一种重要的耐磨铸造合金，它具有密度小、热稳定性好、耐磨性高等优点，在汽车和摩托车发动机活塞等领域得到了成功的应用。研究证明，过共晶Al-Si合金的耐磨性、热稳定性和耐蚀性均随着硅量的增加而提高。但过共晶铝硅合金未经变质处理的铸造组织中常出现粗大的板状初晶硅和粗针状共晶硅。这些硬脆的硅相一方面严重割裂铝基体，在硅相尖端及棱角处产生应力集中，严重降低合金的力学性能，尤其是合金塑性及耐磨性；另一方面组织中的粗大硅相作为硬质点存在于合金中，导致切削性能较差，刀具磨损严重。因此，细化初晶硅和共晶硅成为制备高性能过共晶铝硅合金的关键。
目前细化硅相的方法主要有半固态搅拌法、流体雾化法、喷射沉积法、悬浮熔炼法、激光表面处理技术、电脉冲处理及变质剂处理等。其中前六种方法受生产规模及工艺条件的限制而未能在实际生产中大规模应用；而变质剂处理方法基本上不改变传统的生产工艺，生产规模也不受限制，因而获得了广阔的应用。
变质就是向金属液体中加入变质剂(又称为孕育剂或形核剂)，在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发形核核心，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。变质后理想的合金组织应该是在基体上均匀地分布着一定数量的细小颗粒状的初晶硅相和短棒状的共晶硅相，这样既能保留基体良好的韧性，又能充分发挥初晶硅相和共晶硅相的增强作用。
目前常用的初晶硅变质剂是磷。研究人员普遍认为磷能变质初晶硅是因为铝液与磷反应生成AlP化合物，这种化合物的熔点高于1000℃，与初晶硅的晶格类型相同(面心立方晶格)，晶格常数比较相近()，符合初晶硅异质形核的条件，可以达到细化初晶硅之目的。山东大学的刘相法等人开发了一种被称为“绿色变质剂”的Al-P中间合金，变质效果良好，工艺稳定。
硫化锌在1020℃以下以β变体形式存在，具有面心立方晶格结构；晶格常数为与初晶硅的晶格数数也比较接近，符合初晶硅异质形核核心的要求，是一种新型的初晶硅变质剂。合理控制其制备和变质工艺将利于发挥硫化锌细化初级硅的作用；也可实现共晶硅的复合变质效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫化锌作为变质剂对过共晶铝硅合金的初晶硅进行细化处理的新用途。
本发明采用如下技术方案：
本发明的硫化锌的新用途是以硫化锌为变质剂，对过共晶铝硅合金的初晶硅进行细化处理。
其作为变质剂的方式为：(1)将硫化锌或含有硫化锌的物质作为变质剂；(2)将硫或含有硫的物质与锌或含有锌的物质在铝硅合金中进行原位反应生成硫化锌作为变质剂；(3)与其它变质剂一起对过共晶铝硅合金中的初晶硅和共晶硅进行复合变质。
所述的硫化锌为硫化锌单体或含有硫化锌的物质。
将硫或含有硫的物质与锌或含有锌的物质在铝硅合金中进行原位反应生成硫化锌作为变质剂，对过共晶铝合金初晶硅进行细化。
硫化锌可以单独使用，也可以与其它变质剂一起使用，对过共晶铝硅合金进行复合变质。
对过共晶铝硅合金初晶硅进行变质处理，也可以同时对过共晶铝硅合金的初晶硅和共晶硅进行变质处理。
本发明的积极效果如下：
本发明以硫化锌作为过共晶铝硅合金的变质剂，具有操作安全、环境友好、成本低廉等特点；初晶硅可细化达到40微米以下，形貌以多边形颗粒为主；变质细化后的铝硅合金浇铸件切削加工性能好；铝硅合金制品的耐高温、耐磨性高，尺寸稳定性好。
本发明以化学成分和结构稳定的硫化锌为过共晶铝硅合金中初晶硅的变质剂；变质处理后初晶硅晶粒细化效果好，铝硅合金成品率高。
附图说明
图1是未变质处理的过共晶铝硅合金的金相组织图。
图2硫化锌变质处理的过共晶铝硅合金的金相组织图。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1
将Al-25Siwt.％合金熔化成液体，在熔炼炉中过热到820℃，保温30分钟，扒去浮渣。将纯度>99.9％，平均粒度为20微米的ZnS粉末按重量比0.2％加到熔体中，搅拌1min；静置变质10min后，将熔体温度降至780℃，保温10min，最后将熔体浇铸到预热至250℃的钢模中。
经硫化锌变质处理后，过共晶铝硅合金中的初晶硅得到了显著的细化。图1和图2分别是未变质和硫化锌变质处理的过共晶铝硅合金(Si含量为25wt.％)的金相组织。可见，过共晶铝硅合金中的初晶硅尺寸小于40um，主要以多边形颗粒状存在。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种硫化锌的新用途，其特征在于：以硫化锌为变质剂，对过共晶铝硅合金的初晶硅进行细化处理。
2.如权利要求1所述的硫化锌的新用途，其特征在于：所述的硫化锌为硫化锌单体或含有硫化锌的物质。
3.如权利要求1所述的硫化锌的新用途，其特征在于：将硫或含有硫的物质与锌或含有锌的物质在铝硅合金中进行原位反应生成硫化锌作为变质剂，对过共晶铝硅合金的初晶硅进行细化。
4.如权利要求1所述的硫化锌的新用途，其特征在于：硫化锌可以单独使用，也可以与其它变质剂一起使用，对过共晶铝硅合金进行复合变质。
5.如权利要求4所述的硫化锌的新用途，其特征在于：对过共晶铝硅合金的初晶硅进行变质处理，也可以同时对过共晶铝硅合金的初晶硅和共晶硅进行变质处理。
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