CN111560543B - 一种铝硅基精铸材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铝硅基精铸材料及其制备方法，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.0％‑8.0％，Mg 0.05‑0.1％，Fe 0.2％‑0.5％，Ni 0.05％‑0.08％，V 0.002％‑0.008％，Al余量补充。本发明制备的铝硅基精铸材料具有较高的强度与硬度，力学性能相对A356合金有所提升，并且具有较好的流动性在铸造时可以提高模样的薄壁厚度要求，符合铸造精密复杂薄壁零件的要求。

Description

一种铝硅基精铸材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属复合材料技术领域，具体涉及一种铝硅基精铸材料及其制备方法。
背景技术
金属复合材料与普通金属相比就是加入了颗粒、纤维以及晶须等增强性物质，所以和普通的金属对比来看，金属复合材料拥有更高的强度和刚度，高温力学性能较好，抗疲劳和磨损性能良好等优势。当前如飞机的发动机、船舶的桨叶等都对材料的性能要求极为苛刻，而普通的金属材料其单一性能并不能满足各领域的实际需求，而综合性能更好的金属基复合材料就这样出现了，并且得到了飞快迅猛的发展。铝基复合材料的密度小，比强度高，比模量高，韧性高，冲击性高仅如此它还具有热膨胀系数较低，耐磨，抗疲劳等优点。被广泛用于结构材料。
A356铝合金是典型的铝——硅系，在铸造时具备良好的流动性、热膨胀性较低，且具备较高强度，因此在铝合金铸件中是使用最广泛的材料之一，当前A356铝合金在汽车、航空工业等多领域已经成为不可或缺的生产原材料。当然在使用A356铝合金材生产铸件时，除了材料本身材料组成会极大的影响铸造性能、加工性能和力学性能等方面因素之外，铸造工艺对A356铝合金微观组织的改变也会较大程度影响其成件性能，所以要提高铝合金住铸件的综合性能必须从材料本身和铸造工艺两个方面结合考虑。
没有经过热等静压处理的铸造A356铝合金其具有优秀的加工性能和廉价的成本等特点。但是对于其材料的构成、制备方法、物理压缩与拉伸性能的研究较少。
另外，铝合金精铸材料将会广泛应用于液压行业，高温高压环境会对精铸铝合金器件的性能产生更高的要求，尤其高温状态下的力学性能会是将来的重点研发方向。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种铝硅基精铸材料及其制备方法，制备的铝硅基精铸材料具有较高的强度与硬度，力学性能相对A356合金有所提升，并且具有较好的流动性在铸造时可以提高模样的薄壁厚度要求，符合铸造精密复杂薄壁零件的要求。
本发明的技术方案如下：一种铝硅基精铸材料，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.0％-8.0％，Mg 0.05-0.1％，Fe 0.2％-0.5％，Ni 0.05％-0.08％，V 0.002％-0.008％，Al余量补充。
优选的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.5％-7.5％，Mg 0.06％-0.09％，Fe 0.35％-0.45％，Ni 0.055％-0.075％，V 0.006％-0.007％，Al余量补充。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.0％，Mg0.05％，Fe 0.2％，Ni 0.05％，V 0.002％，Al余量补充。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.5％，Mg0.06％，Fe 0.35％，Ni 0.055％，V 0.006％，Al余量补充。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.9％，Mg0.089％，Fe 0.35％，Ni 0.061％，V 0.007％，Al余量补充。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量百分比的原料制成:采用以下重量百分比的原料制成:Si7.5％，Mg 0.09％，Fe 0.45％，Ni 0.075％，V 0.007％，Al余量补充。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 8.0％，Mg0.1％，Fe 0.5％，Ni 0.08％，V 0.008％，Al余量补充。
本发明还公开上述铝硅基精铸材料的制备方法，按照上述重量百分比的原料准备，根据要求确定并计算出实验所需的各金属成分含量及质量，具体包括以下步骤：
(1)、将坩埚预热；
(2)、把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化；
(3)、待铝基体完全熔化后，控制熔体温度，扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
(4)、把熔体下部的金属轻轻搅拌，使其上浮至坩埚上部；
(5)、待金属完全熔化以后，再用搅拌棒轻轻搅拌，保证熔体成分均匀；
(6)、将模具提前预热；当合金液降温时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
(7)、浇注完成待冷却后可起模。
优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至180-350℃，此时坩埚呈暗红色。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至200-300℃，此时坩埚呈暗红色。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至180℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至200℃。上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至240℃。上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至280℃。上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至300℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(1)中将坩埚预热至350℃。
上述任一方案中优选的是，步骤(2)中把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到700-780℃
上述任一方案中优选的是，步骤(2)中把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到700℃
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到730℃。
上述任一方案中优选的是，步骤(2)中把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到780℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在700-800℃。扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在700℃。扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在780℃。扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在800℃。扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(4)中用搅拌棒把熔体下部的金属轻轻搅拌，使其上浮至坩埚上部。但绝不能剧烈搅动，以防金属块翻弄到铝液面上，与铝液隔绝无法熔化。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(5)中待金属完全熔化以后，再用搅拌棒轻轻搅拌，保证熔体成分均匀。放在炉内等待浇注。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(6)中将模具提前预热到380-450℃；当合金液降温到700-750℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(6)中将模具提前预热到380℃；当合金液降温到700℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(6)中将模具提前预热到400℃；当合金液降温到730℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(6)中将模具提前预热到450℃；当合金液降温到750℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(7)中浇注开始时速度稍慢些，使熔体充填平稳，然后速度稍快，并基本保持浇注速度不变；待冷却后可起模。
本申请的添加Ni微量元素A356铸造铝合金的铸件，需要进行T6热处理提高力学性能。T6热处理包括有，铸造完成后样件的进行540℃固溶处理4小时，完后在20℃的水中淬火，随后在160℃时效处理6小时。铝硅基合金精铸成形是复杂的热力耦合凝固过程，材料特性认知决定了优化调控铸件质量的准确性。该专利以变质处理后铝硅基精铸材料为研究对象，合金用铸造A356铝合金添加合金元素后完成细砂浇注成型，制备的铝基精铸合金材料化学成分如表1所示，通过添加合金元素，该精铸材料的中间合金颗粒有助于铸件晶粒细化，提升薄壁精铸铝硅合金铸件力学性能。材料浇注时温度为700℃；铸造前，在680℃对熔化金属液脱气30分钟。按T6热处理工艺对合金板进行热处理，浇铸成果如图1所示。
本发明还公开上述铝硅基精铸材料的制备方法，材料浇注时温度为650℃-750℃；铸造前，在650℃-700℃对熔化金属液脱气20-40分钟，按T6热处理工艺对合金板进行热处理。该过程的详细制备方法均采用行业的常用工艺，没有在这些领域进行特殊设计。
优选的是，材料浇注时温度为650℃；铸造前，在650℃对熔化金属液脱气20分钟，按T6热处理工艺对合金板进行热处理。
上述任一方案中优选的是，材料浇注时温度为700℃；铸造前，在680℃对熔化金属液脱气30分钟，按T6热处理工艺对合金板进行热处理。
上述任一方案中优选的是，材料浇注时温度为750℃；铸造前，在700℃对熔化金属液脱气40分钟，按T6热处理工艺对合金板进行热处理。
上述任一方案中优选的是，在不同温度情况下，分别经历多种应变率，每个压缩实验在等温恒应变速率下完成。典型A356-T6型精铸材料力学性能压缩实验，为了揭示材料精铸成形的机理，必须先弄清楚材料力学性能，针对典型A356-T6型精铸材料进行压缩实验，压缩实验分别在不同温度和应变率组合下进行，分别获得各次压缩实验中材料的屈服极限、比例极限、弹性模量等，研究温度和应变率对材料的加工硬化、动态回复和再结晶过程的影响规律。
本发明还公开一种上述铝硅基精铸材料的研究方法，所述温度包括30℃,100℃,200℃,300℃,400℃,500℃，所述应变速率包括0.01s-1,0.1s-1,1s-1,5s-1,10s-1,20s-1。
上述任一方案中优选的是，包括以下步骤：
(1)将加工好的试样在仪器上加热，变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为0.001s-1，记录仪器所得数据；
(2)将加工好的试样在仪器上加热，变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为0.01s-1，记录仪器所得数据；
(3)将加工好的试样在仪器上加热，变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为0.1s-1，记录仪器所得数据；
(4)将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为1s-1，记录仪器所得数据；
(5)将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为5s-1，记录仪器所得数据；
(6)将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为10s-1，记录仪器所得数据；
(7)将加工好的试样在仪器上加热，变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为20s-1，记录仪器所得数据；
(8)将加工好的试样在仪器上加热，变形温度取30℃，将加热好的试样保温5min后进行等温压缩实验，应变速率分别取20s-1,10s-1,5s-1,1s-1，0.1s-1,0.01s-1,0.001s-1，记录仪器所得数据；
(9)实验结果分析。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(9)试验结果至少包括：压缩实验数据分析，同温度下应力随应变的变化曲线，温度恒定时不同速率下应力-应变曲线图、不同应变速率条件下压缩后试样形态、温度恒定不同应变速率下压缩后试样形态、微观结构。
有益效果：
本发明公开了一种铝硅基精铸材料，具有较高的强度与硬度，力学性能相对A356合金有所提升，并且具有较好的流动性在铸造时可以提高模样的薄壁厚度要求，符合铸造精密复杂薄壁零件的要求；
典型A356-T6型精铸材料微观组织结构，研究添加Ni成分后的典型A356-T6型精铸材料特性，应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)实验分析精铸材料在力学压缩实验前后的微观组织结构(包括晶粒结构、颗粒分布和晶体结构等)，研究变质剂对A356-T6型合金晶粒细化和晶体结构改变的影响规律；
典型A356-T6型精铸材料力学性能压缩实验，为了揭示材料精铸成形的机理，必须先弄清楚材料力学性能，针对典型A356-T6型精铸材料进行压缩实验，压缩实验分别在不同温度和应变率组合下进行，分别获得各次压缩实验中材料的屈服极限、比例极限、弹性模量等，研究温度和应变率对材料的加工硬化、动态回复和再结晶过程的影响规律；
铝硅基合金精铸成形是复杂的热力耦合凝固过程，材料特性认知决定了优化调控铸件质量的准确性。该专利以变质处理后铝硅基精铸材料为研究对象，合金用铸造A356铝合金添加合金元素后完成细砂浇注成型，制备的铝基精铸合金材料化学成分如表1所示，通过添加合金元素，该精铸材料的中间合金颗粒有助于铸件晶粒细化，提升薄壁精铸铝硅合金铸件力学性能。材料浇注时温度为650℃-750℃；铸造前，在650℃-700℃对熔化金属液脱气20-40分钟，按T6热处理工艺对合金板进行热处理。优选的方案是，材料浇注时温度为700℃；铸造前，在680℃对熔化金属液脱气30分钟。
铝基精铸材料的物理压缩实验可以有效的观察金属在热压缩过程中的组织变化情况，有无动态结晶或回复等。利用应力-应变曲线计算变形激活能，进而研究材料的热塑形变形行为。可以更准确的为热加工工艺的数值模拟提供准确数据。
本申请通过铝合金精铸材料研发，有助于完成轻质量高强度的精铸材料器件生产应用，将会对液压行业带来极大的推广效果。
附图说明
图1为铝基精铸材料成品图；
图2为压缩试样图；
图3为应变速率为0.001s-1时不同温度应力-应变曲线；
图4为应变速率为0.01s-1时不同温度应力-应变曲线；
图5为应变速率为0.1s-1时不同温度应力-应变曲线；
图6为应变速率为1s-1时不同温度应力-应变曲线；
图7为应变速率为5s-1时不同温度应力-应变曲线；
图8为应变速率为10s-1时不同温度应力-应变曲线；
图9为应变速率为20s-1时不同温度应力-应变曲线；
图10为温度恒定30℃时不同速率下应力-应变曲线图；
图11为应变速率为5s-1条件下压缩后试样形态；
图12为温度恒定30℃不同应变速率下压缩后试样形态；
图13为不同温度不同应变速率下的微观结构图；
图14为未测试样的微观结构；
图15为温度为30℃速率为0.1s-1的微观结构放大100倍图；
图16为温度为30℃速率为0.01s-1的微观结构放大100倍图；
图17为温度为30℃速率为0.001s-1的微观结构放大100倍图；
图18为温度为30℃速率为1s-1的微观结构放大100倍图；
图19为温度为30℃速率为5s-1的微观结构放大100倍图；
图20为温度为30℃速率为20s-1的微观结构放大100倍图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。
1、制备过程：
将钛粉放置在真空室内，向其中通入硅烷气体，将真空室内的温度加热至390-420℃，保温5-7小时后，结束反应，降至室温后，制得细化变质剂。将铝合金加热至融化状态10-20min后，先向其中加入细化变质剂，细化变质剂加入量为炉料总重量的0.3％，搅拌均匀后，保温反应15-20min，进行浇注，制得成品。以变质处理后铝硅基精铸材料为研究对象，合金用铸造A356铝合金添加合金元素后完成细砂浇注成型，制备的铝基精铸合金材料化学成分如表1所示，铝硅基精铸材料的制备方法，根据要求确定并计算出实验所需的各金属成分含量及质量，具体包括以下步骤：
(1)、将坩埚预热至200-300℃，此时坩埚呈暗红色。
(2)、把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到730℃。
(3)、待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在780℃。扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
(4)、用搅拌棒把熔体下部的金属轻轻搅拌，使其上浮至坩埚上部。但绝不能剧烈搅动，以防金属块翻弄到铝液面上，与铝液隔绝无法熔化。
(5)、待金属完全熔化以后，再用搅拌棒轻轻搅拌，保证熔体成分均匀。放在炉内等待浇注。
(6)、将模具提前预热到400℃；当合金液降温到730℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
(7)、浇注开始时速度稍慢些，使熔体充填平稳，然后速度稍快，并基本保持浇注速度不变；待冷却后可起模。
添加Ni微量元素A356铸造铝合金的铸件，需要进行T6热处理提高力学性能。T6热处理包括，铸造完成后样件进行540℃固溶处理4小时，完后在20℃的水中淬火，随后在160℃时效处理6小时。
本申请通过添加合金元素，该精铸材料的中间合金颗粒有助于铸件晶粒细化，提升薄壁精铸铝硅合金铸件力学性能。制备过程中，材料浇注时温度为700℃；铸造前，在680℃对熔化金属液脱气30分钟。按T6热处理工艺对合金板进行热处理，浇筑成果如图1所示。
表1铸造A356铝合金的化学成分(单位：％)
元素 Si Mg Fe Ni V Al
容量 6.9 0.089 0.35 0.061 0.007 余量
将该精铸材料完成压缩实验，按照GB/T 2975标准将其加工成拉伸试样。图2为所制试样。
在不同温度(30℃,100℃,200℃,300℃,400℃,500℃)情况下，分别经历多种应变率(0.01s-1,0.1s-1,1s-1,5s-1,10s-1,20s-1)，每个压缩实验在等温恒应变速率下完成，研究该铝硅基精铸材料在变形过程中发生加工硬化、动态回复或动态再结晶时流动应力的变化规律。该铝基精铸合金具有较高的强度与硬度，力学性能相对A356合金有所提升，并且具有较好的流动性在铸造时可以提高模样的薄壁厚度要求，符合铸造精密复杂薄壁零件的要求。
2.压缩实验
1.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃。将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为0.001s-1。记录仪器所得数据。
2.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃。将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为0.01s-1。记录仪器所得数据。
3.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃。将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为0.1s-1。记录仪器所得数据。
4.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃。将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为1s-1。记录仪器所得数据。
5.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃。将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为5s-1。记录仪器所得数据。
6.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃。将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为10s-1。记录仪器所得数据。
7.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度分别取100℃，200℃，300℃，400℃，500℃。将加热好的试样保温5min后进行热压缩实验，应变速率为20s-1。记录仪器所得数据。
8.将加工好的试样在仪器上加热。变形温度取30℃。将加热好的试样保温5min后进行等温压缩实验，应变速率分别取20s-1,10s-1,5s-1,1s-1，0.1s-1,0.01s-1,0.001s-1。记录仪器所得数据。
一共为42件样品将所得数据录入excel表格中进行保存用于分析。
将实验后样品收集利用金相显微镜进行微观组织观察，并将所见结果拍照保存。
3.实验数据分析与讨论
3.1压缩实验数据分析与讨论
应力小于弹性极限的时候，应力与试样的应变成正比。应力消失即变形也同样消失，试样在此时进入弹性变形阶段。应力大于弹性极限时，应力-应变的直线关系破裂，并出现屈服平台或屈服齿。如果将外负载解除，只能恢复试样部分的变形，这个状态称为塑性变形，这说明变形进入弹塑性变形阶段。当应力大于屈服点，试样发生明显而均匀的塑性变形，若使试样的应变增大，则必须增加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增大。当应力达到强度极限时试样的均匀变形阶段即告终止。在达到强度极限值后，试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈，应力下降，最后应力达到极限抗力时试样断裂。
1.当应变率为0.001s-1时如图3不同温度下应力随应变的变化曲线差别很大。温度越低时，应力随应变的变化速率越大，当温度为500℃时，随着应变的增加，应力值几乎不变，稳定维持在26.6MPa左右；当温度为400℃时，随着应变的增加，应力先快速增加到44MPa左右，再减小至42MPa，并稳定在此值附近波动；当温度为200℃时，随着应变的增加，应力在短时间内迅速升高至235MPa，随后快速减小至220MPa，并稳定在此值。当温度为100℃时，应力随应变的变化趋势与200℃时相似，应力均是随着应变的增加先极速增加再保持。
2.当应变速率为0.01s-1,0.1s-1,1s-1,5s-1,10s-1,20s-1作比较，如图4至图9。可知，不同应变速率条件下，不同温度时，应力-应变变化曲线趋势基本一致。应力均是随着应变增加先极速增加再趋于稳定。且温度对应力-应变影响均是一样的，应力值均随着温度增大而减小。
3.固定温度为30℃，不同应变速率条件下应力随应变的变化曲线如图10。由图可知，当温度固定时，不同应变速率作用下的应力应变曲线变化趋势一致，随着应变的增加，各应力陡然增加后开始缓慢减小，当应变增加至0.6左右时再缓慢增加，当应变达到1.1时各应力达到最大值，最后直线下降。由图可知，当温度相同时，应变速率直接影响着材料的应力-应变曲线。固定温度为30℃，当应变速率为1s-1时，应力随应变的增加变化幅度最大，当应变速率为5s-1时，应力随应变的增加变化幅度最小，但两曲线形状相差不大。在应变速率为20s时应力增加到440MPa后缓慢减小并不增加。因此应变速率对材料应力应变曲线影响较大。温度是影响曲线变化的最主要原因。
4.选取同一速率下压缩后的试样,如图11。放在一起对比发现相同速率下在500℃下铝块压缩后没有明显的变化，而随着温度的下降到100℃时铝块出现明显的断裂。结果表明当速率相同时温度越低试样碎裂越严重。
5.由于温度越低试样碎裂越严重所以我们选用温度恒定30℃时不同应变速率下的数据进行比对分析。如图12,可以看出在相同的温度下应变速率越大则碎裂越严重。
3.2金相数据分析与讨论
1.选取一组放大100倍，温度分别为500℃，400℃的高温状态下应变速率为0.01s-1、1s-1、20s-1的数据(图13)与未测试样的微观结构(图14)进行对比分析。
将未测试样与加热压缩后的试样进行对比发现，0.01s-1应变速率下500℃和400℃压缩后微观组织结构具有明显的变化，在1s-1应变速率下400℃时微观组织具有明显变化但在500℃时并没有明显变化。在20s-1应变速率下400℃与500℃均有变化但同样不明显。
2.再选取一组放大100倍，温度分别为30℃的室温状态下应变速率为0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1、1s-1、5s-1、20s-1的数据(图15至图20)与未测试样的微观结构(图14)进行对比分析。
由上述图15至图20对比可知相同温度30℃的情况下不同的应变速率金属微观结构不相同，其中应变速率为0.01s-1 1、0.1s-1、1s-1与5s-1的微观结构类似，应变速率在0.001s-1与20s-1的时候与其他任何结构都有极大的不同。
将上述各图与为测试样品做对比发现，应变速率在20s-1时结构与其最相似。
实施例2
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.0％，Mg 0.05％，Fe 0.2％，Ni 0.05％，V 0.002％，Al余量补充。
实施例3
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.5％，Mg 0.06％，Fe 0.35％，Ni 0.055％，V 0.006％，Al余量补充。
实施例4
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si7.5％，Mg 0.09％，Fe 0.45％，Ni 0.075％，V 0.007％，Al余量补充。
实施例5
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，采用以下重量百分比的原料制成:Si 8.0％，Mg 0.1％，Fe 0.5％，Ni 0.08％，V 0.008％，Al余量补充。
实施例6
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，材料浇注时温度为650℃；铸造前，在650℃对熔化金属液脱气20分钟，按T6热处理工艺对合金板进行热处理。
实施例7
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，材料浇注时温度为750℃；铸造前，在700℃对熔化金属液脱气40分钟，按T6热处理工艺对合金板进行热处理。
实施例8
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，步骤(2)中把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到700℃。
实施例9
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，步骤(2)中把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到780℃。
实施例10
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，所述步骤(3)中待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在700℃。扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
实施例11
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，所述步骤(3)中待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在800℃。扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
实施例12
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，所述步骤(6)中将模具提前预热到380℃；当合金液降温到700℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
实施例13
一种铝硅基精铸材料，和实施例1相似，不同的是，所述步骤(6)中将模具提前预热到450℃；当合金液降温到750℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
上述实施例2-实施例13制备的铝硅基精铸材料，具有较高的强度与硬度，力学性能相对A356合金有所提升，并且具有较好的流动性在铸造时可以提高模样的薄壁厚度要求，符合铸造精密复杂薄壁零件的要求。该申请以变质处理后铝硅基精铸材料为研究对象，合金用铸造A356铝合金添加合金元素后完成细砂浇注成型，通过添加合金元素，该精铸材料的中间合金颗粒有助于铸件晶粒细化，提升薄壁精铸铝硅合金铸件力学性能。
需要说明的是，以上实施例仅是为了理解本发明，本发明不限于该实施例，凡在本发明的技术方案基础上所做的技术特征的添加、等同替换或修改，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种铝硅基精铸材料，其特征在于：采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.0％-8.0％，Mg 0.05-0.1％，Fe 0.2％-0.5％，Ni 0.05％-0.08％，V 0.002％-0.008％，Al余量补充，所述材料进行T6热处理提高力学性能，所述T6热处理包括，铸造完成后样件进行540℃固溶处理4小时，处理之后在20℃的水中淬火，随后在160℃时效处理6小时。
2.根据权利要求1所述的铝硅基精铸材料，其特征在于：采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.5％-7.5％，Mg 0.06-0.09％，Fe 0.35％-0.45％，Ni 0.055％-0.075％，V0.006％-0.007％，Al余量补充。
3.根据权利要求1所述的铝硅基精铸材料，其特征在于：采用以下重量百分比的原料制成:Si 6.9％，Mg 0.089％，Fe 0.35％，Ni 0.061％，V 0.007％，Al余量补充。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的铝硅基精铸材料的制备方法，其特征在于：准备上述重量百分比的原料，具体包括以下步骤：
(1)、将坩埚预热；
(2)、把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化；
(3)、待铝基体完全熔化后，控制熔体温度，扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V；
(4)、把熔体下部的金属轻轻搅拌，使其上浮至坩埚上部；
(5)、待金属完全熔化以后，再用搅拌棒轻轻搅拌，保证熔体成分均匀；
(6)、将模具提前预热；当合金液降温时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注；
(7)、浇注完成待冷却后可起模。
5.根据权利要求4所述的铝硅基精铸材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)
中将坩埚预热至180-350℃，此时坩埚呈暗红色。
6.根据权利要求4所述的铝硅基精铸材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)
中把铝块加入到已经预热发红的坩埚中进行快速熔化，使熔炼温度达到700-780℃。
7.根据权利要求4所述的铝硅基精铸材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)
中待铝基体完全熔化后，把熔体温度控制在700-780℃， 扒渣以后，依次加入Si、Mg、Fe、Ni、V。
8.根据权利要求4所述的铝硅基精铸材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)
中将模具提前预热到380-450℃；当合金液降温到700-750℃时，扒开合金液的表面氧化皮，舀出合金液快速进行浇注。
9.一种如权利要求1-3中任一项所述的铝硅基精铸材料的研究方法，其特征在于：在不同温度情况下，分别经历多种应变率，每个压缩实验在等温恒应变速率下完成。
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