CN106399769A - 一种高硅铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硅铝合金及其制备方法，高硅铝合金按照重量份的原料包括铝、硅粉、铜、铜包铝合金、镁、铁、锌、锰份、镍、钛、铋和杂质，高硅铝合金的制备方法的具体步骤如下：称取各原料，将回收的废铝，熔融后，取样，进行光谱检测，计算回收废铝中各金属含量，先将铝投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体，将称好的铜、铝钛合金、铝锰合金和铝镍合金投入熔炼炉中，熔炼温度控制在800‑850℃。本发明加入较高的硅量是为了形成大量的初晶硅，铜和镁与硅形成Al4Mg5、Si4Cu4相，提高合金的高温性能，铸造时对铝熔体进行变质处理，既保证了高硅铝合金的耐磨性能，又不会因硅含量太高而导致初晶硅的析出所带来的抗拉强度和疲劳强度降低。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体是一种高硅铝合金及其制备方法。
背景技术
由于铝合金具有密度低、强度高、耐腐蚀、导电和导热性能好、可铸造、可焊接以及加工性能好等优良品质而发展非常迅速，已广泛应用于国民经济和日常生活中，其用量之多、范围之广仅次于钢铁，成为第二大金属，其产量占整个金属产量的1/3以上。而用铝合金材料作交通运输工具的材料，特别是高速的现代化车辆和船舶，较之木材、塑料、复合材料，耐候钢和不锈钢等更具有科学性、先进性和经济性。因此，20世纪80年代以来，铝合金材料在交通运输工业上备受青睐。在工业发达国家，交通运输工具用铝合金量占铝总消费量的30份以上，其中汽车用铝合金量约为16份，2000年我国的汽车产量达到280万辆，年消耗铝合金材料近20万吨，到2010年铝材用量将达80万吨以上，汽车工业将成为我国铝合金材料的主导消费市场。
在机械制造行业都知道，对铝合金的耐磨、抗拉强度和布氏硬度等性能的要求越来越高，硅含量小于或等于10重量份的铝硅合金为亚共晶铝硅合金，亚共晶铝硅合金中初生α相是韧性相，因此，这种亚共晶铝硅合金的耐磨性能较差、抗拉强度和疲劳强度都比较低，难以满足汽车空调机的性能要求。硅含量大于或等于12重量份的铝硅合金为过晶铝硅合金，过晶铝硅合金中的初生硅颗粒是硬质点，因此，这种过晶铝硅合金耐磨性能较好。但硅的含量一高，粗大的、有棱角的初生硅会析出，从而会恶化铝硅合金的性能。而且初生硅相硬度一高，加工起来比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨性能好、抗拉强度高的高硅铝合金及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高硅铝合金，按照重量份的原料包括：铝85.6-87.1份、硅粉17.5-20.2份、铜4.5-5.5份、铜包铝合金2.2-2.7份、镁0.5-0.7份、铁0.8-1.0份、锌0.8-1.2份、锰0.2-0.4份、镍0.03-0.08份、钛0.1-0.2份、铋0.2-0.4份、杂质0.1-0.15份。
作为本发明进一步的方案：所述高硅铝合金，按照重量份的原料包括：铝86.5份、硅粉19份、铜5份、铜包铝合金2.4份、镁0.6份、铁0.9份、锌1份、锰0.3份、镍0.05份、钛0.15份、铋0.3份、杂质0.12份。
作为本发明再进一步的方案：所述硅粉的粒度≤5mm。
所述高硅铝合金的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将回收的废铝，熔融后，取样，进行光谱检测，计算回收废铝中各金属含量；
（3）先将铝投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体；
（4）将称好的铜、铝钛合金、铝锰合金和铝镍合金投入熔炼炉中，熔炼温度控制在800-850℃，充分熔化后，用气体载体将硅粉加入到铝熔体中，再投如铜包铝合金、镁、铁、锌、铋，熔炼时间为3-5h；
（5）熔完配料后，充分搅拌，取样进行光谱检测，检测结果与高硅铝合金的组成进行核对，如不相符要进行调料直到相符为止；
（6）将混合熔体的温度调整到740-760℃，通过炉内吹氩气对混合熔体精炼20-25min，并除去液面浮渣，完成第一次精炼；
（7）将第一次精炼后的混合熔体温度调整到850-950℃，投入含磷9-11％的磷铜合金进行变质，投入量为合金原料总量的2.5-3.5‰，充分搅拌均匀，再对经过变质处理的混合熔体吹氩气精炼8-10min，并除去浮渣，完成第二次精炼；
（8）将温度控制在690-710℃，进行扒渣，将熔液上层的渣质清除干净；
（9）扒渣后的熔液经过滤筐流到流槽内，再流到铸模中，浇铸成高硅合金棒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明加入较高的硅量是为了形成大量的初晶硅，铜和镁与硅形成Al4Mg5、Si4Cu4相，提高合金的高温性能，铸造时对铝熔体进行变质处理，既保证了高硅铝合金的耐磨性能，又不会因硅含量太高而导致初晶硅的析出所带来的抗拉强度和疲劳强度降低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高硅铝合金，按照重量份的原料包括：铝85.6份、粒度为5mm的硅粉17.5份、铜4.5份、铜包铝合金2.2份、镁0.5份、铁0.8份、锌0.8份、锰0.2份、镍0.03份、钛0.1份、铋0.2份、杂质0.1份。
所述高硅铝合金的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将回收的废铝，熔融后，取样，进行光谱检测，计算回收废铝中各金属含量；
（3）先将铝投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体；
（4）将称好的铜、铝钛合金、铝锰合金和铝镍合金投入熔炼炉中，熔炼温度控制在800℃，充分熔化后，用气体载体将硅粉加入到铝熔体中，再投如铜包铝合金、镁、铁、锌、铋，熔炼时间为3h；
（5）熔完配料后，充分搅拌，取样进行光谱检测，检测结果与高硅铝合金的组成进行核对，如不相符要进行调料直到相符为止；
（6）将混合熔体的温度调整到740℃，通过炉内吹氩气对混合熔体精炼20min，并除去液面浮渣，完成第一次精炼；
（7）将第一次精炼后的混合熔体温度调整到850℃，投入含磷9％的磷铜合金进行变质，投入量为合金原料总量的2.5‰，充分搅拌均匀，再对经过变质处理的混合熔体吹氩气精炼8min，并除去浮渣，完成第二次精炼；
（8）将温度控制在690℃，进行扒渣，将熔液上层的渣质清除干净；
（9）扒渣后的熔液经过滤筐流到流槽内，再流到铸模中，浇铸成高硅合金棒。
实施例2
一种高硅铝合金，按照重量份的原料包括：铝86.5份、粒度为4mm的硅粉19份、铜5份、铜包铝合金2.4份、镁0.6份、铁0.9份、锌1份、锰0.3份、镍0.05份、钛0.15份、铋0.3份、杂质0.12份。
所述高硅铝合金的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将回收的废铝，熔融后，取样，进行光谱检测，计算回收废铝中各金属含量；
（3）先将铝投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体；
（4）将称好的铜、铝钛合金、铝锰合金和铝镍合金投入熔炼炉中，熔炼温度控制在820℃，充分熔化后，用气体载体将硅粉加入到铝熔体中，再投如铜包铝合金、镁、铁、锌、铋，熔炼时间为4h；
（5）熔完配料后，充分搅拌，取样进行光谱检测，检测结果与高硅铝合金的组成进行核对，如不相符要进行调料直到相符为止；
（6）将混合熔体的温度调整到750℃，通过炉内吹氩气对混合熔体精炼22min，并除去液面浮渣，完成第一次精炼；
（7）将第一次精炼后的混合熔体温度调整到900℃，投入含磷10％的磷铜合金进行变质，投入量为合金原料总量的3‰，充分搅拌均匀，再对经过变质处理的混合熔体吹氩气精炼9min，并除去浮渣，完成第二次精炼；
（8）将温度控制在700℃，进行扒渣，将熔液上层的渣质清除干净；
（9）扒渣后的熔液经过滤筐流到流槽内，再流到铸模中，浇铸成高硅合金棒。
实施例3
一种高硅铝合金，按照重量份的原料包括：铝87.1份、粒度为3mm的硅粉20.2份、铜.5份、铜包铝合金2.7份、镁0.7份、铁1.0份、锌1.2份、锰0.4份、镍0.08份、钛0.2份、铋0.4份、杂质0.15份。
所述高硅铝合金的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将回收的废铝，熔融后，取样，进行光谱检测，计算回收废铝中各金属含量；
（3）先将铝投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体；
（4）将称好的铜、铝钛合金、铝锰合金和铝镍合金投入熔炼炉中，熔炼温度控制在850℃，充分熔化后，用气体载体将硅粉加入到铝熔体中，再投如铜包铝合金、镁、铁、锌、铋，熔炼时间为5h；
（5）熔完配料后，充分搅拌，取样进行光谱检测，检测结果与高硅铝合金的组成进行核对，如不相符要进行调料直到相符为止；
（6）将混合熔体的温度调整到760℃，通过炉内吹氩气对混合熔体精炼25min，并除去液面浮渣，完成第一次精炼；
（7）将第一次精炼后的混合熔体温度调整到950℃，投入含磷11％的磷铜合金进行变质，投入量为合金原料总量的3.5‰，充分搅拌均匀，再对经过变质处理的混合熔体吹氩气精炼10min，并除去浮渣，完成第二次精炼；
（8）将温度控制在710℃，进行扒渣，将熔液上层的渣质清除干净；
（9）扒渣后的熔液经过滤筐流到流槽内，再流到铸模中，浇铸成高硅合金棒。
本发明加入较高的硅量是为了形成大量的初晶硅，铜和镁与硅形成Al4Mg5、Si4Cu4相，提高合金的高温性能，铸造时对铝熔体进行变质处理，既保证了高硅铝合金的耐磨性能，又不会因硅含量太高而导致初晶硅的析出所带来的抗拉强度和疲劳强度降低。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种高硅铝合金，其特征在于，按照重量份的原料包括：铝85.6-87.1份、硅粉17.5-20.2份、铜4.5-5.5份、铜包铝合金2.2-2.7份、镁0.5-0.7份、铁0.8-1.0份、锌0.8-1.2份、锰0.2-0.4份、镍0.03-0.08份、钛0.1-0.2份、铋0.2-0.4份、杂质0.1-0.15份。
2.根据权利要求1所述的高硅铝合金，其特征在于，所述高硅铝合金，按照重量份的原料包括：铝86.5份、硅粉19份、铜5份、铜包铝合金2.4份、镁0.6份、铁0.9份、锌1份、锰0.3份、镍0.05份、钛0.15份、铋0.3份、杂质0.12份。
3.根据权利要求1所述的高硅铝合金，其特征在于，所述硅粉的粒度≤5mm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高硅铝合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将回收的废铝，熔融后，取样，进行光谱检测，计算回收废铝中各金属含量；
（3）先将铝投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体；
（4）将称好的铜、铝钛合金、铝锰合金和铝镍合金投入熔炼炉中，熔炼温度控制在800-850℃，充分熔化后，用气体载体将硅粉加入到铝熔体中，再投如铜包铝合金、镁、铁、锌、铋，熔炼时间为3-5h；
（5）熔完配料后，充分搅拌，取样进行光谱检测，检测结果与高硅铝合金的组成进行核对，如不相符要进行调料直到相符为止；
（6）将混合熔体的温度调整到740-760℃，通过炉内吹氩气对混合熔体精炼20-25min，并除去液面浮渣，完成第一次精炼；
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（8）将温度控制在690-710℃，进行扒渣，将熔液上层的渣质清除干净；
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