CN104831132B - 高硅铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高硅铝合金及其制备方法，其中高硅铝合金包含：40‑55重量％的硅和45‑60重量％的铝。由此该高硅铝合金具有良好的铸造耐磨性、抗腐蚀性、较大的抗拉强度以及具有热膨胀系数小的优点。

Description

高硅铝合金及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，具体而言，本发明涉及高硅铝合金及其制备方法。

背景技术

目前，随着科技的发展，铝合金在国民经济和日常生活中因其密度低、强度好、耐腐蚀性好、导电和导热性能良好、可铸造、可焊接以及良好加工性能等优良品质而得到广泛的应用，囊括了交通运输、包装容器、建筑装饰、航空航天、机械电器、电子通讯、石油化工、能源动力、文化卫生等行业，成为发展国民经济与提高人民物质和文化生活的重要基础材料。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高硅铝合金及其制备方法。利用该方法可以制备得到硅含量为50％以上的硅铝合金。

首先，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种高硅铝合金，包含：40-55重量％的硅和45-60重量％的铝。由此该高硅铝合金具有良好的铸造耐磨性、抗腐蚀性、较大的抗拉强度以及具有热膨胀系数小、机械加工性能良好的优点。

在本发明的一些实施例中，上述高硅铝合金包含：49-55重量％的硅；45-58重量％的铝；0.17-0.20重量％的铁；以及110-180ppm的钙。

其次，根据本发明的另一方面，本发明还提出了制备前面所述的高硅铝合金的方法，包括：将硅熔体与铝块进行混合，以便利用所述硅熔体的热量熔化所述铝块，并得到硅铝混合熔液；将所述硅铝混合熔液进行浇铸，以便获得所述高硅铝合金。

由此，本发明上述实施例的制备高硅铝合金的方法使高温的硅熔体与铝块混合，巧妙地利用高温硅熔体的余热，可以有效地制备得到硅含量达到50％的铝合金。本发明上述实施例的制备高硅铝合金的方法打破传统用中频炉对硅块进行热熔后再加入铝液的生产硅铝合金的方法束缚。充分利用生产工业硅过程中的高温硅熔体的大量热能，整个生产过程均为余热再利用过程，无需依靠动力或燃料增加热能，节约了大量能源，省略了传统工艺中的升温加热环节，显著降低了成本。

在本发明的一些实施例中，所述硅熔体来自工业生产硅过程中的高温硅熔体。

在本发明的一些实施例中，所述硅熔体的温度为1500-1550摄氏度。

在本发明的一些实施例中，将所述硅熔体与铝块在合金生产炉内进行混合。

在本发明的一些实施例中，将硅熔体与铝块进行混合按照下列步骤进行：预先将所述铝块放入所述合金生产炉内；向盛放有所述铝块的合金生产炉内浇入所述硅熔体，以及搅拌至所述铝块熔化。

在本发明的一些实施例中，所述浇铸的厚度为50-120毫米。

具体实施方式

首先，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种高硅铝合金。根据本发明具体实施例的高硅铝合金中包含：40-55重量％的硅和45-60重量％的铝。由此该高硅铝合金具有良好的铸造耐磨性、抗腐蚀性、较大的抗拉强度以及具有热膨胀系数小、机械加工性能良好的优点。

根据本发明的具体实施例，上述高硅铝合金包含：49-55重量％的硅；45-58重量％的铝；0.17-0.20重量％的铁；以及110-180ppm的钙。由此，该高硅铝合金具有良好的综合性能，例如具有良好的铸造耐磨性、抗腐蚀性、较大的抗拉强度以及具有热膨胀系数小的优点。

根据本发明的另一方面，本发明还提出了一种制备前面所述的高硅铝合金的方法。根据本发明具体实施例的制备高硅铝合金的方法包括：将硅熔体与铝块进行混合，以便利用所述硅熔体的热量熔化所述铝块，并得到硅铝混合熔液；将所述硅铝混合熔液进行浇铸，以便获得所述高硅铝合金。

由此，本发明上述实施例的制备高硅铝合金的方法使高温的硅熔体与铝块混合，巧妙地利用高温硅熔体的余热，可以有效地制备得到硅含量达到50％的铝合金。本发明上述实施例的制备高硅铝合金的方法打破传统用中频炉对硅块进行热熔后再加入铝液的生产硅铝合金的方法束缚。充分利用生产工业硅过程中的高温硅熔体的大量热能，整个生产过程均为余热再利用过程，无需依靠动力或燃料增加热能，节约了大量能源，省略了传统工艺中的升温加热环节，显著降低了成本。

根据本发明的具体实施例，在铝合金生产中，通常在电解铝液中添加高达50％的工业硅来制备高硅铝合金，但是该方法从生产工艺能耗、设备损耗、生产成本等方面考虑均不经济，具体地，该方法中柴油消耗为正常生产铝合金的2.5-3倍，电能消耗为正常生产铝合金的1.5-2倍，相比之下，本发明上述实施例的制备高硅铝合金的方法不仅工艺简单，且能耗低，进而可以显著节省成本。

根据本发明的具体实施例，利用上述方法可以制备得到硅含量为40-55重量％、铝含量为45-60重量％的高硅铝合金。根据本发明的具体示例，利用上述方法制备得到的高硅铝合金中包含：49-55重量％的硅；45-58重量％的铝；0.17-0.20重量％的铁；以及110-180ppm的钙。由此，该高硅铝合金具有良好的综合性能，例如具有良好的铸造耐磨性、抗腐蚀性、较大的抗拉强度以及具有热膨胀系数小的优点。

根据本发明的具体实施例，本发明采用的硅熔体为来自工业生产硅过程中的高温硅熔体。其温度约为1500-1550摄氏度。而铝块的熔点为660.4摄氏度，因此，通过将高温的硅熔体与铝块混合，仅利用硅熔体的热量即可将铝块熔化并使二者充分混合，同时还可以进一步提高硅含量，进而可以有效地制备得到硅含量高达50％的高硅铝合金。

根据本发明的具体实施例，将硅熔体与铝块在合金生产炉内进行混合。具体地，根据本发明的具体示例，将硅熔体与铝块进行混合按照下列步骤进行：预先将所述铝块放入所述合金生产炉内；向盛放有所述铝块的合金生产炉内浇入所述硅熔体，以及搅拌至所述铝块熔化和混合均匀。

根据本发明的具体实施例，对硅铝混合熔液进行浇铸的厚度为50-120毫米。由此可以有效防止偏析。

根据本发明的具体实施例，本发明通过在固液相线温度区间达483℃完成铝硅合金凝固结晶，并在1150±50℃之间浇铸成型，进而可以生产一种可以用于铸造耐磨、耐腐蚀、抗拉强度大、热膨胀系数小的高硅铝合金产品。

根据本发明具体实施例的制备高硅铝合金的方法可以按照下列步骤进行：按照高硅铝合金组成的重量百分比，将粒度：长×宽×高在100×110×85mm-800×110×85mm铝块称重备用；把称重好的铝块放入合金生产炉内，将精炼后(温度在(1520-1550℃)的硅熔体按所需重量经计量后加入放有铝块的合金生产炉。硅熔体加入结束后利用合金炉配套搅拌装置进行充分搅拌，确保铝块熔化完全混合均匀，然后将熔体在配有冷却设施的浇铸模具内进行快速浇铸，浇铸厚度控制在50-120mm，以防偏析。

实施例

1、合金生产炉预热：为保证合金生产炉有较高温度，防止高温熔体对炉壁的粘结，试验前对合金生产炉进行预热，将炉内温度提高到900-1150℃；

2、按所需生产硅铝合金总重1：1的比例，称量好粒度长×宽×高在100×110×85mm-800×110×85mm的铝块，然后加入精炼好1500-1550℃的高温硅熔体；

3、开启搅拌，确保混合均匀

4、熔体浇铸：将混合均匀后的合金熔体在配有冷却设施的模具内进行快速浇铸。

以上方法制成的高硅铝合金，其化学元素组成见下表：

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种制备高硅铝合金的方法，其特征在于，包括：

将硅熔体与铝块进行混合，以便利用所述硅熔体的热量熔化所述铝块，并得到硅铝混合熔液；

将所述硅铝混合熔液进行浇铸，以便获得所述高硅铝合金，

其中，将硅熔体与铝块进行混合按照下列步骤进行：预先将所述铝块放入所述合金生产炉内；向盛放有所述铝块的合金生产炉内浇入所述硅熔体，以及搅拌至所述铝块熔化，

预先对所述铝合金生产炉加热至900-1150摄氏度，

所述高硅铝合金中包含：49-55重量％的硅；45-58重量％的铝；0.17-0.20重量％的铁；以及110-180ppm的钙。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅熔体来自工业生产硅过程中的高温硅熔体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅熔体的温度为1500-1550摄氏度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述硅熔体与铝块在合金生产炉内进行混合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浇铸的厚度为50-120毫米。