CN113444899A - 一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法 - Google Patents
一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种细化Al‑18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法，首先在高于液相线的温度下熔炼Al‑18Si过共晶铝硅合金，经保温后将Al‑18Si合金熔体在炉中冷却到液相线温度665℃并保温适当时间，以形成较多的初生硅自发形核核心，然后将处于液相线温度的Al‑18Si合金熔体浇注到室温金属铸型中快速凝固，得到具有细小初生硅的Al‑18Si过共晶铝硅合金。本发明采用高温熔炼+熔体炉冷+液相线铸造方法，可增加Al‑18Si合金熔体中初生硅的形核核心数量，加快合金的凝固速度，得到较为圆整细小的初生硅组织。与传统方法不同，不需加入变质剂和采用其他复杂的工艺，对环境污染小，同时不引入其他杂质，操作简单，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及有色合金加工技术领域，尤其是一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法。
背景技术
过共晶铝硅合金由于具有优良的铸造性能、低的密度、低的热膨胀系数、优良的导热性能、高的强度、较好的耐磨和耐腐蚀性能被广泛地应用在航空航天和汽车领域。在汽车领域，过共晶铝硅合金作为传统铸铁的理想替代材料用以制作汽车发动机用活塞和缸套等耐磨零部件，不仅可以提高发动机的工作效率，而且可以减轻汽车重量、提高燃油利用率和减少尾气排放。然而，过共晶铝硅合金铸造组织中，初生硅为粗大不规则的块状、五瓣星状和板片状，在基体上的分布严重割裂了基体的连续性，并且尖端导致局部的应力集中，明显降低了合金的力学性能和耐磨性能，限制了过共晶铝硅合金的工业化应用。为进一步开发过共晶铝硅合金的性能潜力，扩大工业化的应用范围，开展过共晶铝硅合金中初生硅和共晶硅的细化及其形态演变的研究具有现实意义。目前，国内外常用的过共晶铝硅活塞合金的含量为17-22％。该范围的合金由于具有窄的结晶温度间隔和优良的流动性，因此合金具有良好的铸造性能。
要使过共晶Al-Si合金具有良好的力学性能，必须解决初生硅的细化问题，常见的细化初生硅的方法有变质处理、半固态处理、快速凝固、熔体过热处理等方法。这些方法需要加入变质剂或采用一些复杂的工艺，操作较复杂，成本较高，且这些细化方法对于初生硅的细化程度依旧难以满足过共晶铝硅合金力学性能进一步提高的迫切需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有初生硅细化技术之不足，本发明提供一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法，首先将Al-18Si过共晶铝硅合金在高于液相线100℃以上温度下进行熔炼和保温，再将其在熔炼炉内冷却到液相线温度665℃时进行保温处理，然后浇注到室温金属型中冷却凝固，得到初生硅细小的Al-18Si过共晶铝硅合金。
优选地，Al-18Si过共晶铝硅合金的熔炼温度为780℃、保温时间为10～20分钟。
进一步地，将Al-18Si过共晶铝硅合金在其液相线温度665℃时保温0～20分钟。
本发明的有益效果是：本发明采用高温熔炼+熔体炉冷+液相线铸造方法，可增加Al-18Si合金熔体中初生硅的自发形核核心数量，加快合金的凝固速度，得到较为圆整细小的初生硅组织。与传统方法不同，不需要加入变质剂和采用其他复杂的工艺，对环境污染小，同时不引入其他杂质，操作简单，成本较低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是在780℃熔炼保温10分钟后直接浇注到室温金属型中得到的Al-18Si过共晶铝硅合金显微组织照片。
图2是在780℃熔炼保温10分钟，冷却到液相线温度665℃后直接浇注到室温金属型中得到的Al-18Si过共晶铝硅合金显微组织照片。
图3是在780℃熔炼保温10分钟，冷却到液相线温度665℃保温5分钟后直接浇注到室温金属型中得到的Al-18Si过共晶铝硅合金显微组织照片。
图4是在780℃熔炼保温10分钟，冷却到液相线温度665℃保温10分钟后直接浇注到室温金属型中得到的Al-18Si过共晶铝硅合金显微组织照片。
图5是在780℃熔炼保温10分钟后，冷却到液相线温度665℃保温15分钟后直接浇注到室温金属型中得到的Al-18Si过共晶铝硅合金显微组织照片。
图6是在780℃熔炼保温10分钟后，冷却到液相线温度665℃保温20分钟后直接浇注到室温金属型中得到的Al-18Si过共晶铝硅合金显微组织照片。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为合金的显微组织，以这种方式说明本发明的基本内容。
一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法，具有以下步骤：
(1)采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si合金，合金熔炼温度至少超过合金的液相线温度100℃；
(2)待Al-18Si合金完全熔化后，刮去表面浮渣，再用六氯乙烷进行精炼，精炼后再保温10分钟；
(3)设置电阻炉温度为665℃，并将测温热电偶插入合金液中，实时观察合金液温度，待合金液冷却到665℃时，开始计算保温时间，保温时间为0～25分钟；
(4)将Al-18Si合金液浇注在室温金属型中。
对比实施例：
Al-18Si过共晶铝硅合金在780℃熔炼保温10分钟后，浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金，熔炼温度为780℃，待合金完全熔化后，刮去表面浮渣，再用六氯乙烷进行精炼，精炼后再保温10分钟，浇铸前用石墨棒充分搅拌熔体，防止成分偏析。之后浇注在内腔尺寸为φ12×120的室温金属型中，取其距离底部15mm的截面，其金相组织照片如图1所示，其显微组织中有粗大且不规则的初生硅，初生硅平均尺寸为19.3μm，最大尺寸30.9μm。
实施例1
Al-18Si过共晶铝硅合金在780℃熔炼10分钟后，在炉中冷却到665℃浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金，熔炼温度为780℃，待合金完全熔化后，刮去表面浮渣，再用六氯乙烷进行精炼，精炼后再保温10分钟，随后设置电阻炉温度为665℃，并将测温热电偶插入合金液中，实时观察合金液温度，并在冷却中轻轻搅拌，防止初生硅聚团，待合金液冷却到665℃时，将其浇注在内腔尺寸为φ12×120的室温金属型中，取其距离底部15mm的截面，其金相组织照片如图2所示，其显微组织中有粗大且不规则的初生硅，初生硅平均尺寸为19.2μm，与对比实例中初生硅平均尺寸相比减少了0.1μm，下降幅度为0.5％；初生硅最大尺寸30.9μm，与对比实例相中初生硅最大尺寸相比减少了0.3μm，下降幅度为1.0％。
实施例2
Al-18Si过共晶铝硅合金在780℃熔炼10分钟后，在炉中冷却到665℃再保温5分钟后浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金，熔炼温度为780℃，待合金完全熔化后，刮去表面浮渣，再用六氯乙烷进行精炼，精炼后再保温10分钟，随后设置电阻炉温度为665℃，并将测温热电偶插入合金液中，实时观察合金液温度，并在冷却中轻轻搅拌，防止初生硅聚团，待合金液冷却到665℃时，开始计算保温时间，保温5分钟后，将其浇注在内腔尺寸为φ12×120的室温金属型中，取其距离底部15mm的截面，其金相组织照片如图3所示，其显微组织中有较为粗大且不够圆整的初生硅，初生硅平均尺寸为15.2μm，与对比实例中初生硅平均尺寸相比减少了4.1μm，下降幅度为21.2％；初生硅最大尺寸25.2μm，与对比实例相中初生硅最大尺寸相比减少了6.0μm，下降幅度为21.2％。
实施例3
Al-18Si过共晶铝硅合金在780℃熔炼10分钟后，在炉中冷却到665℃再保温10分钟后浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金，熔炼温度为780℃，待合金完全熔化后，刮去表面浮渣，再用六氯乙烷进行精炼，精炼后再保温10分钟，随后设置电阻炉温度为665℃，并将测温热电偶插入合金液中，实时观察合金液温度，并在冷却中轻轻搅拌，防止初生硅聚团，待合金液冷却到665℃时，开始计算保温时间，保温10分钟后，将其浇注在内腔尺寸为φ12×120的室温金属型中，取其距离底部15mm的截面，其金相组织照片如图4所示，其显微组织中的初生硅被明显细化，初生硅平均尺寸为13.4μm，与对比实例中初生硅平均尺寸相比减少了5.9μm，下降幅度为30.1％；初生硅最大尺寸23.8μm，与对比实例相中初生硅最大尺寸相比减少了7.4μm，下降幅度为30.1％。
实施例4
Al-18Si过共晶铝硅合金在780℃熔炼10分钟后，在炉中冷却到665℃再保温15分钟后浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金，熔炼温度为780℃，待合金完全熔化后，刮去表面浮渣，再用六氯乙烷进行精炼，精炼后再保温10分钟，随后设置电阻炉温度为665℃，并将测温热电偶插入合金液中，实时观察合金液温度，并在冷却中轻轻搅拌，防止初生硅聚团，待合金液冷却到665℃时，开始计算保温时间，保温15分钟后，将其浇注在内腔尺寸为φ12×120的室温金属型中，取其距离底部15mm的截面，其金相组织照片如图5所示，其显微组织中有较为粗大的初生硅，初生硅平均尺寸为14.8μm，与对比实例相比尺寸相比下降了4.5μm，下降了23.3％；初生硅最大尺寸24.6μm与对比实例相比尺寸相比下降了6.6μm，下降了21.2％。
实施例5
Al-18Si过共晶铝硅合金在780℃熔炼10分钟后，在炉中冷却到665℃再保温20分钟后浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金，熔炼温度为780℃，待合金完全熔化后，刮去表面浮渣，再用六氯乙烷进行精炼，精炼后再保温10分钟，随后设置电阻炉温度为665℃，并将测温热电偶插入合金液中，实时观察合金液温度，并在冷却中轻轻搅拌，防止初生硅聚团，待合金液冷却到665℃时，开始计算保温时间，保温20分钟后，将其浇注在内腔尺寸为φ12×120的室温金属型中，取其距离底部15mm的截面，其金相组织照片如图6所示，其显微组织中有较为粗大且不够圆整的初生硅，初生硅平均尺寸为18.8μm，与对比实例中初生硅平均尺寸相比减少了0.5μm，下降幅度为2.6％；初生硅最大尺寸30.1μm，与对比实例相中初生硅最大尺寸相比减少了1.1μm，下降幅度为3.5％。
上述各实施例及对比实施例所获得的Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的平均尺寸与最大尺寸测量结果如下表1所示。
表1
本发明与传统的细化初生硅方法不同，本发明采用的方法是首先将Al-18Si合金液在高于液相线的温度下进行熔炼和适当时间保温处理，然后在熔炼炉中将其冷却到液相线温度附近，保温适当时间后浇注到室温金属型中，最终得到初生硅较细小Al-18Si过共晶铝硅合金，这种组织的合金将具有较高的综合力学性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法，其特征在于：首先将Al-18Si过共晶铝硅合金在高于液相线100℃以上温度下进行熔炼和保温，再将其在熔炼炉内冷却到液相线温度665℃时进行保温处理，然后浇注到室温金属型中冷却凝固，得到初生硅细小的Al-18Si过共晶铝硅合金。
2.如权利要求1所述细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法，其特征在于：Al-18Si过共晶铝硅合金的熔炼温度为780℃、保温时间为10～20分钟。
3.如权利要求1所述细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法，其特征在于：将Al-18Si过共晶铝硅合金在其液相线温度665℃时保温0～20分钟。
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| CN (1) | CN113444899A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114410998A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-29 | 常州大学 | 一种利用锶合金化和熔体净化制备伪共晶铝硅合金的制备方法 |
| CN114411000A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-29 | 常州大学 | 一种消除过共晶铝硅合金初生硅的方法及过共晶铝硅合金 |
| DE102021133596B3 (de) | 2021-11-05 | 2023-03-30 | GM Global Technology Operations LLC | Verfahren zum Beseitigen der Mikrostrukturvererbung von übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103205585A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-07-17 | 合肥工业大学 | 一种细化高硅铝硅合金组织中初晶硅的方法 |
| CN107201488A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-09-26 | 常州大学 | 一种共晶铝硅合金中共晶硅快速球化处理方法 |
| CN108396266A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-14 | 常州大学 | 一种过共晶铝硅合金中共晶硅在液相线温度处的球化退火方法 |
| CN111763837A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 东南大学 | 一种细化过共晶铝硅合金初生硅相的方法 |
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2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103205585A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-07-17 | 合肥工业大学 | 一种细化高硅铝硅合金组织中初晶硅的方法 |
| CN107201488A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-09-26 | 常州大学 | 一种共晶铝硅合金中共晶硅快速球化处理方法 |
| CN108396266A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-14 | 常州大学 | 一种过共晶铝硅合金中共晶硅在液相线温度处的球化退火方法 |
| CN111763837A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 东南大学 | 一种细化过共晶铝硅合金初生硅相的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 谢水生等编著: "《金属半固态加工技术》", 30 June 2012, 北京：冶金工业出版社 * |
| 赫冀成主编: "《铝冶金进展》", 31 May 2001 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021133596B3 (de) | 2021-11-05 | 2023-03-30 | GM Global Technology Operations LLC | Verfahren zum Beseitigen der Mikrostrukturvererbung von übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen |
| US11834732B2 (en) | 2021-11-05 | 2023-12-05 | GM Global Technology Operations LLC | Method of eliminating microstructure inheritance of hypereutectic aluminum-silicon alloys |
| CN114410998A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-29 | 常州大学 | 一种利用锶合金化和熔体净化制备伪共晶铝硅合金的制备方法 |
| CN114410998B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-10-03 | 常州大学 | 一种利用锶合金化和熔体净化制备伪共晶铝硅合金的制备方法 |
| CN114411000A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-29 | 常州大学 | 一种消除过共晶铝硅合金初生硅的方法及过共晶铝硅合金 |
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