CN106521258A - 一种高强度硅铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强度硅铝合金，包括：Si、Cu、Mg、Mn、Ti、Sr、Zr、Cr、Fe、B、V、Zn、Sc、Sn、Pb、Li、Ni、La，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。该球墨铸铁包括多种非金属、金属和过渡金属元素，这些元素的加入并互相配合，提高了空调压缩机缸体的抗氧化性、耐腐蚀性、耐磨蚀性以及抗压及抗震能力，从而延长了空调压缩机缸体在恶劣工况下的使用寿命。

Description

一种高强度硅铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料领域，特别涉及一种高强度硅铝合金，还涉及该硅铝合金的制备方法。
背景技术
铝硅合金由于具有密度小、流动性好、比强度高等优点，广泛用于航空航天、石化、汽车、机械、民用等领域。然而，现有铝硅合金材料通常包括铝、硅、镁、铁、铜、锌等成分，由于合金中各元素的含量不同，因此各元素在合金中空间分布差异较大，导致各合金综合性能不同，特别是力学性能上差异较大。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种耐磨性好、硬度高、耐冲击性好、使用寿命长的高强度硅铝合金及其制备方法。
技术方案：本发明提供的一种高强度硅铝合金，包括以下重量百分比的组份：Si2.6-4.4％，Cu 0.08-0.24％，Mg 0.68-0.89％，Mn 0.44-0.56％，Ti 0.22-0.34％，Sr0.24-0.38％，Zr 0.36-0.48％，Cr 0.50-0.68％，Fe 0.46-0.56％，B 0.66-0.78％，V0.42-0.56％，Zn 0.22-0.38％，Sc 0.11-0.20％，Sn 0.24-0.30％，Pb 0.28-0.38％，Li0.26-0.48％，Ni 0.08-0.16％，La 0.03-0.05％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％。
优选地，包括以下重量百分比的组份：Si 3.2-3.8％，Cu 0.14-0.18％，Mg 0.76-0.80％，Mn 0.48-0.52％，Ti 0.28-0.30％，Sr 0.28-0.32％，Zr 0.38-0.42％，Cr 0.54-0.60％，Fe 0.50-0.54％，B 0.70-0.74％，V 0.48-0.52％，Zn 0.28-0.32％，Sc 0.14-0.18％，Sn 0.26-0.28％，Pb 0.32-0.34％，Li 0.32-0.36％，Ni 0.12-0.14％，La 0.03-0.05％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％。
更优选地，包括以下重量百分比的组份：Si 3.4％，Cu 0.16％，Mg 0.78％，Mn0.50％，Ti 0.29％，Sr 0.30％，Zr 0.40％，Cr 0.56％，Fe 0.52％，B 0.72％，V 0.50％，Zn0.30％，Sc 0.16％，Sn 0.27％，Pb 0.33％，Li 0.34％，Ni 0.13％，La 0.04％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％。
本发明还提供了一种高强度硅铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按待制备铝硅合金的各元素重量份选料，同时控制原料中的有害元素含量，
其中：S含量≤0.008％，P含量≤0.025％；将原料于熔炼炉内熔炼，得熔炼液；
(2)以氩气为载体将精炼剂粉喷入熔炼炉内对熔炼液精炼，扒渣，即得合金液；
(3)合金液经过滤、浇铸、冷却，即得。
步骤(1)中，熔炼温度为810-820℃。
步骤(2)中，所述精炼剂为无钠精炼剂，精炼温度为720-730℃，精炼时间为30-50min。
有益效果：本发明提供的铝硅合金重量轻、质量好、强度高、塑性高、延伸率高，流动性能好，压铸产品时易脱模，制备工艺简单、成本较低。
该铝硅合金纯度高、质量好，铁、铜、锌作为该铝合金中最有害的元素，导致铝合金中富铁相易长成粗大的针片状，从而使铝硅合金塑性降低，本发明通过严格控制铁、铜、锌的含量，从而提高了铝硅合金的强度和塑性。
该铝硅合金中硅含量较高，使硅的结晶温度能够接近共晶点，从而可极大的减少合金中缩松缺陷的形成，显著提高铸件组织的致密度，从而进一步提高了合金的塑性。
该铝硅合金中镁含量较低，镁含量提高尽管可以提高铝合金强度，然而却会同时降低铝硅合金的塑性，镁含量过高时未固溶的Mg2Si相分布于晶界会对铝合金的塑性造成较大影响。
该铝硅合金中锶含量较高，有利于合金净化熔体、去除杂质、细化枝晶组织、阻碍再结晶和晶粒长大、提高合金热稳定性，使有害的粗大针状、棒状或片状的β-FeAlSi相在铸造时之间变为对合金热加工性能及力学性能影响小的圆润的团块状α-FeAlSi相，从而提高该铝硅合金的强度和塑性；同时有利于改善压铸产品的脱模性能。
本发明提供的铝硅合金的制备方法工艺简单，操作简便，成本低廉，通过喷粉精炼、氩气排氢气，过滤除渣，净化了铝硅合金的纯度，减少了孔洞缺陷，使制备的铝硅合金强度高、塑性高。通过本发明的制备方法可将该硅铝合金制备成硅铝合金锭，从而使运输、使用更方便。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
高强度硅铝合金，包括以下重量百分比的组份：Si 3.4％，Cu 0.16％，Mg 0.78％，Mn 0.50％，Ti 0.29％，Sr 0.30％，Zr 0.40％，Cr 0.56％，Fe 0.52％，B 0.72％，V0.50％，Zn 0.30％，Sc 0.16％，Sn 0.27％，Pb 0.33％，Li 0.34％，Ni 0.13％，La 0.04％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％。
上述高强度硅铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按待制备铝硅合金的各元素重量份选料，同时控制原料中的有害元素含量，其中：S含量≤0.008％，P含量≤0.025％；将原料于熔炼炉内810-820℃熔炼，得熔炼液；
(2)以氩气为载体将精炼剂粉喷入熔炼炉内对熔炼液720-730℃精炼30-50min，扒渣，即得合金液；
(3)合金液经过滤、浇铸、冷却，即得。
实施例2
高强度硅铝合金，包括以下重量百分比的组份：Si 2.6-4.4％，Cu 0.08-0.24％，Mg 0.68-0.89％，Mn 0.44-0.56％，Ti 0.22-0.34％，Sr 0.24-0.38％，Zr 0.36-0.48％，Cr0.50-0.68％，Fe 0.46-0.56％，B 0.66-0.78％，V 0.42-0.56％，Zn 0.22-0.38％，Sc0.11-0.20％，Sn 0.24-0.30％，Pb 0.28-0.38％，Li 0.26-0.48％，Ni 0.08-0.16％，La0.03-0.05％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％
上述高强度硅铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按待制备铝硅合金的各元素重量份选料，同时控制原料中的有害元素含量，其中：S含量≤0.008％，P含量≤0.025％；将原料于熔炼炉内810-820℃熔炼，得熔炼液；
(2)以氩气为载体将精炼剂粉喷入熔炼炉内对熔炼液720-730℃精炼30-50min，扒渣，即得合金液；
(3)合金液经过滤、浇铸、冷却，即得。
实施例3
高强度硅铝合金，包括以下重量百分比的组份：Si 2.6-4.4％，Cu 0.08-0.24％，Mg 0.68-0.89％，Mn 0.44-0.56％，Ti 0.22-0.34％，Sr 0.24-0.38％，Zr 0.36-0.48％，Cr0.50-0.68％，Fe 0.46-0.56％，B 0.66-0.78％，V 0.42-0.56％，Zn 0.22-0.38％，Sc0.11-0.20％，Sn 0.24-0.30％，Pb 0.28-0.38％，Li 0.26-0.48％，Ni 0.08-0.16％，La0.03-0.05％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％
实施例4
高强度硅铝合金，包括以下重量百分比的组份：Si 3.2％，Cu 0.14％，Mg 0.76％，Mn 0.48％，Ti 0.28％，Sr 0.28％，Zr 0.38％，Cr 0.54％，Fe 0.50％，B 0.70％，V0.48％，Zn 0.28％，Sc 0.14％，Sn 0.26％，Pb 0.32％，Li 0.36％，Ni 0.14％，La 0.05％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％。
实施例5
高强度硅铝合金，包括以下重量百分比的组份：Si 3.8％，Cu 0.18％，Mg 0.80％，Mn 0.52％，Ti 0.30％，Sr 0.32％，Zr 0.42％，Cr 0.60％，Fe 0.54％，B 0.74％，V0.52％，Zn 0.32％，Sc 0.18％，Sn 0.28％，Pb 0.34％，Li 0.32％，Ni0.12％，La 0.03％，其余为铝，各组分质量百分比之和为100％。
实施例6
对实施例1至5的铝硅合金测定其抗拉强度、屈服强度和延伸率。
测定仪器：CMT4503万能电子实验机，结果见表1。
表1实施例1至11的合金性能

Claims (6)

1.一种高强度硅铝合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：Si 2.6-4.4%，Cu0.08-0.24%，Mg 0.68-0.89%，Mn 0.44-0.56%，Ti 0.22-0.34%，Sr 0.24-0.38%，Zr 0.36-0.48%，Cr 0.50-0.68%，Fe 0.46-0.56%，B 0.66-0.78%，V 0.42-0.56%，Zn 0.22-0.38%，Sc0.11-0.20%，Sn 0.24-0.30%，Pb 0.28-0.38%，Li 0.26-0.48%，Ni 0.08-0.16%，La 0.03-0.05%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的一种高强度硅铝合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：Si 3.2-3.8%，Cu 0.14-0.18%，Mg 0.76-0.80%，Mn 0.48-0.52%，Ti 0.28-0.30%，Sr0.28-0.32%，Zr 0.38-0.42%，Cr 0.54-0.60%，Fe 0.50-0.54%，B 0.70-0.74%，V 0.48-0.52%，Zn 0.28-0.32%，Sc 0.14-0.18%，Sn 0.26-0.28%，Pb 0.32-0.34%，Li 0.32-0.36%，Ni 0.12-0.14%，La 0.03-0.05%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。
3.根据权利要求1所述的一种高强度硅铝合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：Si 3.4%，Cu 0.16%，Mg 0.78%，Mn 0.50%，Ti 0.29%，Sr 0.30%，Zr 0.40%，Cr 0.56%，Fe0.52%，B 0.72%，V 0.50%，Zn 0.30%，Sc 0.16%，Sn 0.27%，Pb 0.33%，Li 0.34%，Ni 0.13%，La 0.04%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。
4.一种高强度硅铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
按待制备铝硅合金的各元素重量份选料，同时控制原料中的有害元素含量，其中：S含量≤0.008%，P含量≤0.025%；将原料于熔炼炉内熔炼，得熔炼液；
以氩气为载体将精炼剂粉喷入熔炼炉内对熔炼液精炼，扒渣，即得合金液；
合金液经过滤、浇铸、冷却，即得。
5.根据权利要求4所述的一种高强度硅铝合金的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，熔炼温度为810-820℃。
6.根据权利要求4所述的一种高强度硅铝合金的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述精炼剂为无钠精炼剂，精炼温度为720-730℃，精炼时间为30-50min。
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