CN109280823A - 一种过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法，步骤是：(1)将工业纯铝熔化，调整铝液的温度至1400℃‑2000℃；(2)将磷化铝颗粒压入铝液，其中，磷化铝中磷的含量占铝液总质量的1‑10％；(3)磷化铝压入铝液后，保温2min‑10min，得到含磷的铝熔体；将含磷的铝熔体浇注到钢板制做的金属槽内，制得铝磷合金薄片。优点是：工艺简单，容易操作，可作为过共晶铝硅合金细化初生变质剂，初晶硅细化效果好，且对环境无污染。

Description

一种过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法
技术领域
本发明属于中间合金的制备方法，尤其是涉及一种过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法。
背景技术
过共晶铝硅合金具有低密度、高硬度、耐磨、耐高温、热膨胀系数低的特点，最适合制造高性能汽车发动机的气缸、活塞等零件。但是，组织中粗大的初生硅导致其延伸率几乎为零，无法满足零件的要求。为此人们设法在细化初生硅的同时改变初生硅的形状，以提高其韧性，从而开发出了变质处理等新技术。众多变质处理方法中，细化初生硅效果明显且稳定的方法是磷变质处理。
磷变质处理时，随变质剂加入的AlP或熔体内P与Al反应形成AlP，由于AlP的晶格常数与初生硅非常接近，则在凝固过程中AlP成为初生硅的形核基底，使初生硅细化。当P的加入量为0.1％-0.15％时达到最佳的变质处理效果，初生硅的数量增加一倍。如果将磷直接加入到铝液，磷瞬间燃烧变成气体，即使有AlP形成，AlP也容易被磷的蒸汽气泡带出铝液，导致磷的吸收率极其不稳定，且污染严重。所以，到目前为止，人们还无法将磷直接加入到铝液中制备铝磷合金。
为此只能用其它的含磷的中间合金对过共晶铝硅合金进行变质处理，含磷中间合金的种类有Al-Cu-P或P-Cu、Al-Zr-P、Ni-P等。虽然这些含磷中间合金容易制备，但是对于限制Cu、Ni、Zr等元素的过共晶铝硅合金，就不能使用这些含磷的中间合金进行变质处理。因此，寻求一种高效且洁净的中间合金已经是未来的发展趋势和市场所需，人们一直期待铝磷合金的出现，但到目前为止仍然没有制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法，该方法工艺简单，容易操作，可作为过共晶铝硅合金细化初生变质剂，初晶硅细化效果好，且对环境无污染。
本发明的技术解决方案是：
一种过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法，其具体步骤如下：
(1)将工业纯铝熔化，调整铝液的温度至1400℃-2000℃；
(2)将磷化铝颗粒压入铝液，其中，磷化铝中磷的含量占铝熔液总质量的1％-10％；
(3)磷化铝压入铝液后，保温2min-10min，得到含磷的铝熔体；将含磷的铝熔体浇注到钢板制做的金属槽内，制得铝磷合金薄片。
进一步的，所述工业纯铝的纯度为99.7％。
进一步的，磷化铝颗粒压入铝液前，将需加入的磷化铝颗粒用铝箔包裹在一起。
进一步的，铝箔包裹加料时，铝箔加入质量计入铝熔液总质量中。
本发明的有益效果：
将磷化铝压入高温铝液，磷化铝溶入铝液，得到含磷的铝熔体，通过浇注得到铝磷合金，操作简单，容易实现，可作为过共晶铝硅合金细化初生变质剂，初晶硅细化效果好，且对环境无污染。
该方法制备的铝磷合金对过共晶Al-Si合金的变质效果明显，改善过共晶Al-Si合金性能，使Al-17％Si合金初生硅的尺寸细化到21μm，为制备新型变质中间合金迈出新的一步。
附图说明
图1是未进行变质处理Al-17％Si合金的组织，其初生硅的平均尺寸约为73μm；
图2是用本发明实施例2制备的磷化铝变质后Al-17％Si合金的组织，其初生硅的平均尺寸约为21μm。
具体实施方式
实施例1
(1)将198.5g工业纯铝熔化，调整熔融铝液的温度至1400℃；
(2)将12g磷化铝颗粒用1.5g铝箔包裹在一起，压入铝液，磷的含量占铝熔液(铝熔液是指工业纯铝与磷化铝颗粒、铝箔的熔融液)总质量的3.03％；
(3)磷化铝溶入铝液后，保温2min，将铝磷合金液体浇注到钢板制金属槽内。
按照上述操作即可得到含磷量为3.03％的铝磷合金。
实施例2
(1)将198g工业纯铝熔化，调整铝液的温度至1800℃；
(2)将24g磷化铝颗粒用2g铝箔包裹在一起，用石英管压入铝液，磷的含量占铝熔液总质量的5.73％；
(3)磷化铝溶入铝液后，保温6min，将铝磷合金液体浇注到钢板制金属槽内。
按照上述操作即可得到含磷量为5.73％的铝磷合金。
实施例3
(1)将200g工业纯铝熔化，调整铝液的温度至1400℃；
(2)将4g需加入的磷化铝颗粒用铝箔包裹在一起，用石英管压入铝液，磷的含量占铝熔液总质量的1.05％；
(3)磷化铝溶入铝液后，保温2min，将铝磷合金液体浇注到钢板制金属槽内。
按照上述操作即可得到含磷量为1.05％的铝磷合金。
实施例4
(1)将198g纯度为99.7％工业纯铝熔化，调整铝液的温度至2000℃；
(2)将45g磷化铝颗粒用2g铝箔包裹在一起，用石英管压入铝液，磷的加入量(wP)为9.8％；
(3)磷化铝溶入铝液后，保温10min，将铝磷合金液体浇注到钢板制金属槽内。
按照上述操作即可得到含磷量为9.8％的铝磷合金。
变质方案：
采用实施例2工艺制备铝磷合金，将制得的铝磷合金加入Al-17％Si合金熔液中，稍加搅拌后立即浇注到预热温度为200℃的金属型内，获得变质处理后的Al-17％Si合金试样。原料中铝磷合金50g，Al-17％Si合金1000g，变质温度为800℃。
图1为未变质的Al-17％Si合金凝固组织，其初生硅的大小和分布极其不均匀，平均尺寸约为73μm。由实施例2变质的Al-17％Si合金得到的凝固组织如图2所示，初生硅平均尺寸约为21μm，初生硅明细细化。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法，其特征是：
具体步骤如下：
(1)将工业纯铝熔化，调整铝液的温度至1400℃-2000℃；
(2)将磷化铝颗粒压入铝液，其中，磷化铝中磷的含量占铝熔液总质量的1％-10％；
(3)磷化铝压入铝液后，保温2min-10min，得到含磷的铝熔体；将含磷的铝熔体浇注到钢板制做的金属槽内，制得铝磷合金薄片。
2.根据权要求1所述的过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法，其特征是：所述工业纯铝的纯度为99.7％。
3.根据权要求1所述的过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法，其特征是：磷化铝颗粒压入铝液前，将需加入的磷化铝颗粒用铝箔包裹在一起。
4.根据权要求3所述的过共晶铝硅变质用铝磷合金的制备方法，其特征是：铝箔包裹加料时，铝箔加入质量计入铝熔液总质量中。
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