CN113564391B - 一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法 - Google Patents
一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113564391B CN113564391B CN202110798585.6A CN202110798585A CN113564391B CN 113564391 B CN113564391 B CN 113564391B CN 202110798585 A CN202110798585 A CN 202110798585A CN 113564391 B CN113564391 B CN 113564391B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- temperature
- silicon
- melt
- overheating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
- C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
Abstract
本发明涉及一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法，利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法。首先在高于液相线以上某个温度下熔炼Al‑18Si过共晶铝硅合金，经过适当保温时间后将Al‑18Si合金熔体在炉中冷却到液相线温度665℃，在液相线温度保温适当时间，再快速升温至高于液相线温度，保温适当时间，重复以上步骤1‑5次，然后将Al‑18Si合金熔体在液相线以上某个温度浇注到室温金属铸型中快速凝固，细化并消除Al‑18Si过共晶铝硅合金中的初生硅。本发明不需要加入合金变质剂，也不需要采用其他复杂的处理工艺，操作简单，成本低廉，环保无污染，可有效消除过共晶铝硅合金凝固组织中的初生硅。
Description
技术领域
本发明涉及有色合金加工成型技术领域，尤其是一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法。
背景技术
过共晶铝硅合金广泛应用于汽车、航空航天、船舶海洋、化学化工等领域。与其他常见的铝合金系相比，过共晶铝硅合金随着硅含量的增加，其初生硅尺寸逐渐增大，多呈现粗大板块状、棱角状。在外力作用下这种组织会产生严重的应力集中而形成裂纹，进一步割裂基体，使得合金的强度、塑性下降，尤其是合金的强韧性急剧降低，严重限制了过共晶铝硅合金的使用。因此，细化过共晶铝硅合金中的初生硅，提高过共晶铝硅合金的力学性能显得至关重要。
目前，对过共晶铝硅合金中初生硅的细化研究较多，主要有磷变质及其复合处理、其他微量合金元素作用、熔体热处理等等。工业上主要采用磷变质方法，在通过含磷中间合金变质处理后，可明显细化初生硅，初生硅的分布也更加均匀。在过共晶铝硅合金中添加稀土(RE)元素或微量合金元素Sr，Sb等，也可以抑制初生硅的生长，起到细化初生硅的作用。熔体热处理可以有效的改善和细化初生硅，在一定的保温时间和过热温度下也可有效细化晶粒，可以提高合金的硬度和强度及耐磨性。为了提高过共晶铝硅合金的综合力学性能，可以通过磷元素和稀土元素复合变质或磷变质和熔体热处理两者相结合来实现。但是含磷变质剂易反应生成有毒气体，对人体和环境产生危害，并且变质效果不太稳定。而稀土元素分离困难，且价格较高，一定程度上限制了其在工业生产中的应用。在熔体热处理过程中，容易发生过热温度过高或保温时间过长，引起初生硅尺寸严重粗化，反而降低其力学性能，采取变质处理和熔体热处理两者相结合不仅增加了繁琐的工业步骤，而且大大增加的工业生产的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种更为经济有效、绿色环保的利用熔体循环过热消除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：一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法，技术方案如下：首先在高于液相线温度665℃下熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金并进行保温处理，然后将Al-18Si合金熔体分别在液相线以上温度和液相线温度之间进行1～5次熔体过热循环净化处理，最后将合金熔体在液相线以上温度下浇注到室温金属型中凝固，得到细小无初生硅的Al-18Si过共晶铝硅合金凝固组织。
优选地，Al-18Si过共晶铝硅合金的熔炼温度为750℃、保温时间为30分钟。
熔体循环过热净化处理时，Al-18Si过共晶铝硅合金熔体快速冷却至665℃保温30分钟，然后再快速升温至750℃，保温30分钟，此过程为一次熔体循环过热净化处理，熔体循环过热净化处理的次数为1-5次。
进一步地，将经过不同次数熔体循环过热净化处理的Al-18Si合金熔体在750℃下浇注到室温金属型中凝固。
本发明的有益效果是：本发明采用熔体循环过热的方式对Al-18Si过共晶铝硅合金熔体进行净化处理，可不断增加初生硅相的形核数量，使合金凝固组织中的初生硅相得以细化甚至消除。与传统的细化过共晶铝硅合金中初生硅的方法不同，本方法不需要加入合金变质剂，也不需要采用其他复杂的处理工艺，是一种操作简单、成本低廉、环保无污染的很有应用前景的消除过共晶铝硅合金凝固组织中初生硅的工艺方法。
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是对比例1 Al-18Si合金试样横截面处的显微组织照片。
图2是实施例1 Al-18Si合金试样横截面处的显微组织照片。
图3是实施例2 Al-18Si合金试样横截面处的显微组织照片。
图4是实施例3 Al-18Si合金试样横截面处的显微组织照片。
图5是实施例4 Al-18Si合金试样横截面处的显微组织照片。
图6是实施例5 Al-18Si合金试样横截面处的显微组织照片。
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。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法，步骤如下：
(1)、采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si合金，熔炼温度为750℃；
(2)、待Al-18Si合金完全熔化后，保温30分钟；
(3)、设置电阻炉温度为665℃，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚取出，将其快速冷却至665℃；与此同时，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，迅速放回温度为665℃的电阻炉中保温，保温时间为30分钟；
(4)、在665℃的温度下保温结束，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚迅速取出，放入温度为750℃的电阻炉中，并将测温热电偶插入合金液中，待熔体温度为750℃，进行保温，保温时间为30分钟；
(5)、多次熔体循环过热净化处理时(大于1次)，重复(4)中操作1-4次；
(6)、750℃温度下保温结束，最后将熔体循环过热净化处理的Al-18Si合金液浇注在室温金属型中。
下面结合实施例作进一步详述：
对比例1
Al-18Si过共晶铝硅合金在750℃熔炼保温30分钟后，浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
(1)采用Al2O3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750℃；
(2)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30分钟，保温过程中使用石墨棒充分搅拌熔体，防止成分偏析。
(3)保温结束，将Al-18Si过共晶铝硅合金浇注在室温金属型中，其内腔尺寸为φ12×120；
(4)待合金冷却至室温，取其距离底部10mm的截面，使用金相显微镜进行观察。其金相组织照片如图1所示，其显微组织中存在大量粗大且不规则的块状初生硅，其平均尺寸为20.3μm。
实施例1
采用熔体循环过热对过共晶铝硅合金熔体进行净化处理，Al-18Si过共晶铝硅合在熔体循环过热净化处理1次，浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
(1)采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si合金，熔炼温度为750℃；
(2)待Al-18Si合金完全熔化后，保温30分钟；
(3)设置电阻炉温度为665℃，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚取出，将其快速冷却至665℃。与此同时，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，迅速放回温度为665℃的电阻炉中保温，保温时间为30分钟；
(4)在665℃的温度下保温结束，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚迅速取出，放入温度为750℃的电阻炉中，并将测温热电偶插入合金液中，待熔体温度为750℃，进行保温，保温时间为30分钟。
(5)保温结束，将处理完成的Al-18Si合金液浇注在室温金属型中，其内腔尺寸为φ12×120；
(6)待合金冷却至室温，取其距离底部10mm的截面，使用金相显微镜进行观察。其金相组织照片如图2所示，其显微组织中还存在较为粗大且不规则的初生硅，但初生硅的尺寸及数量有所减小，平均尺寸为18.8μm，与对比例1相比尺寸下降了1.5μm，共晶组织明显细化。
实施例2
采用熔体循环过热对过共晶铝硅合金熔体进行净化处理，Al-18Si过共晶铝硅合在熔体循环过热净化处理2次，浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
(1)采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si合金，熔炼温度为750℃；
(2)待Al-18Si合金完全熔化后，保温30分钟；
(3)设置电阻炉温度为665℃，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚取出，将其快速冷却至665℃。与此同时，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，迅速放回温度为665℃的电阻炉中保温，保温时间为30分钟；
(4)在665℃的温度下保温结束，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚迅速取出，放入温度为750℃的电阻炉中，并将测温热电偶插入合金液中，待熔体温度为750℃，进行保温，保温时间为30分钟。
(5)保温结束，重复1次熔体循环过热净化处理。
(6)最后将处理完成的Al-18Si合金液浇注在室温金属型中，其内腔尺寸为φ12×120；
(7)待合金冷却至室温，取其距离底部10mm的截面，使用金相显微镜进行观察。其金相组织照片如图3所示，其显微组织中的初生硅相得以细化且数量明显减少，极少部分较为粗大且不规则，平均尺寸为10.3μm，与实施例1相比尺寸下降了8.5μm。
实施例3
采用熔体循环过热对过共晶铝硅合金熔体进行净化，Al-18Si过共晶铝硅合在熔体循环过热净化处理3次，浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
(1)采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si合金，熔炼温度为750℃；
(2)待Al-18Si合金完全熔化后，保温30分钟；
(3)设置电阻炉温度为665℃，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚取出，将其快速冷却至665℃。与此同时，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，迅速放回温度为665℃的电阻炉中保温，保温时间为30分钟；
(4)在665℃的温度下保温结束，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚迅速取出，放入温度为750℃的电阻炉中，并将测温热电偶插入合金液中，待熔体温度为750℃时，进行保温，保温时间为30分钟。
(5)保温结束，重复2次熔体循环过热净化处理。
(6)最后将处理完成的Al-18Si合金液浇注在室温金属型中，其内腔尺寸为φ12×120；
(7)待合金冷却至室温，取其距离底部10mm的截面，使用金相显微镜进行观察。其金相组织照片如图4所示，其显微组织中仅有极少部分区域出现极为细小的初生硅，与实施例2相比初生硅数量和尺寸都大大减少，合金组织基本上由粗大不规则的初生铝树枝晶和细小的共晶组织组成。
实施例4
采用熔体循环过热对过共晶铝硅合金熔体进行净化，Al-18Si过共晶铝硅合在熔体循环过热净化处理4次，浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
(1)采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si合金，熔炼温度为750℃；
(2)待Al-18Si合金完全熔化后，保温30分钟；
(3)设置电阻炉温度为665℃，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚取出，将其快速冷却至665℃。与此同时，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，迅速放回温度为665℃的电阻炉中保温，保温时间为30分钟；
(4)在665℃的温度下保温结束，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚迅速取出，放入温度为750℃的电阻炉中，并将测温热电偶插入合金液中，待熔体温度为750℃，进行保温，保温时间为30分钟。
(5)保温结束，重复3次熔体循环过热净化处理。
(6)最后将处理完成的Al-18Si合金液浇注在室温金属型中，其内腔尺寸为φ12×120；
(7)待合金冷却至室温，取其距离底部10mm的截面，使用金相显微镜进行观察。其金相组织照片如图5所示，其显微组织中没有发现初生硅相的存在，与实施例3相比，合金组织中的铝相由粗大不规则的枝晶状变为短小且排列规则的短棒状，共晶组织也明显细化。
实施例5
采用熔体循环过热对过共晶铝硅合金熔体进行净化，Al-18Si过共晶铝硅合在熔体循环过热净化处理5次，浇注在室温金属铸型中，具体操作步骤如下：
(1)采用石墨坩埚在井式电阻炉中熔炼Al-18Si合金，熔炼温度为750℃；
(2)待Al-18Si合金完全熔化后，保温30分钟；
(3)设置电阻炉温度为665℃，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚取出，将其快速冷却至665℃。与此同时，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，迅速放回温度为665℃的电阻炉中保温，保温时间为30分钟；
(4)在665℃的温度下保温结束，将装有熔融态Al-18Si合金的石墨坩埚迅速取出，放入温度为750℃的电阻炉中，并将测温热电偶插入合金液中，待熔体温度为750℃，进行保温，保温时间为30分钟。
(5)保温结束，重复4次熔体循环过热净化处理。
(6)最后将处理完成的Al-18Si合金液浇注在室温金属型中，其内腔尺寸为φ12×120；
(7)待合金冷却至室温，取其距离底部10mm的截面，使用金相显微镜进行观察。其金相组织照片如图6所示，其显微组织中仍然没有发现初生硅相的存在，合金组织由初生铝相和共晶组织组成，与实施例4相比，部分铝相尺寸增大，重新出现粗大的树枝晶，共晶组织细小且在基体中均匀分布。
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 (2)
1.一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法，其特征在于：
首先在高于液相线温度下熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金并进行保温处理，熔炼温度为750℃、保温时间为30分钟；
然后将Al-18Si合金熔体分别在液相线以上温度和液相线温度之间进行熔体循环过热净化处理，熔体循环过热净化处理时先将Al-18Si过共晶铝硅合金熔体快速冷却至665℃保温30分钟，然后再快速升温至750℃，保温30分钟，此过程为一次熔体循环过热净化处理，熔体循环过热净化处理的次数为3-5次；
最后将合金熔体在液相线以上温度下浇注到室温金属型中凝固，得到细小无初生硅的Al-18Si过共晶铝硅合金凝固组织。
2.如权利要求1所述的利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法，其特征在于：将经过不同次数熔体循环过热净化处理的Al-18Si合金熔体在750℃下浇注到室温金属型中凝固。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110798585.6A CN113564391B (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110798585.6A CN113564391B (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113564391A CN113564391A (zh) | 2021-10-29 |
| CN113564391B true CN113564391B (zh) | 2022-03-01 |
Family
ID=78164863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110798585.6A Active CN113564391B (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113564391B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114351013A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-15 | 常州大学 | 一种利用熔体净化和微量镧合金化制备近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 |
| CN114411000B (zh) * | 2022-01-14 | 2022-11-18 | 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 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2344358A2 (fr) * | 1976-03-19 | 1977-10-14 | Pechiney Aluminium | Ebauches nouvelles pour filage par choc |
-
2021
- 2021-07-15 CN CN202110798585.6A patent/CN113564391B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113564391A (zh) | 2021-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113564391B (zh) | 一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法 | |
| CN101532106B (zh) | 一种耐热铸造稀土镁合金 | |
| CN108396204B (zh) | 一种亚共晶铝硅合金铸件及提高其性能的工艺方法 | |
| CN110358950B (zh) | 亚共晶铸造铝硅合金变质方法 | |
| CN104561691A (zh) | 高塑性铸造铝合金及其压力铸造制备方法 | |
| CN109778027A (zh) | 一种高强度a356合金及其制备方法 | |
| CN113774259B (zh) | 一种Al-Cu-Mg合金及消除有害含铁相的方法 | |
| CN113528868A (zh) | 一种利用熔体净化作用消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法 | |
| CN102912197A (zh) | 一种铝硅镁系铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN113444899A (zh) | 一种细化Al-18Si过共晶铝硅合金中初生硅的方法 | |
| CN103469022B (zh) | 一种铝-硅-钐铸造铝合金及制备方法 | |
| CN105154736A (zh) | 一种耐热铸造镁合金及其制备方法 | |
| CN102162054B (zh) | 一种高强韧镁合金及其制备方法 | |
| CN113667864A (zh) | 一种具有优良流动性能的Al-Si-Mg-B-Mn铸造合金的制备工艺 | |
| Tirth et al. | Effect of liquid forging pressure on solubility and freezing coefficients of cast aluminum 2124, 2218 and 6063 alloys | |
| CN105039816A (zh) | 一种低成本高强耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN1190511C (zh) | 耐热轻金属镁合金 | |
| CN101880806B (zh) | 耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN103305737B (zh) | 一种晶粒细化型铸造镁合金及其制备方法 | |
| Mahmoud et al. | Influence of zirconium on the grain refinement of Al 6063 alloy | |
| CN115029593A (zh) | 一种复合添加稀土耐热铝合金及其制备方法 | |
| CN104152772A (zh) | 一种含银锶稀土高强耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN106048273B (zh) | 一种铝硅镧硼四元中间合金及其制备方法 | |
| CN114410998B (zh) | 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 | |
| CN105296831A (zh) | 一种高室温延伸率的变形镁合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |