CN113718140A - 一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金及其制备方法，包括如下步骤：(1)将主要合金元素按Si(20‑24％)、Fe(4.5‑5.1％)、Ni(1.9‑2.3％)、V(1.1‑1.5％)、Al(余量)的比例进行喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3；(2)利用挤压进一步提升其致密度；(3)对喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3进行T6态热处理。本发明使用喷射成形技术，制备喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3；通过热处理技术，提升喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3整体室温强度、室温硬度、中高温强度、室温耐磨性能。

Description

一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝硅铁镍钒合金制备工艺技术领域，更具体的是涉及一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金及其制备方法。
背景技术
采用喷射成形技术制备高硅铝合金材料，解决了传统铸造工艺的技术难题。粗大不规则形状初生硅(90-150μm)转变为均匀分布的细密硅颗粒(3-10μm)，增强相由长针状形态(120-500μm)转变为规则形态且均匀分布在基体上，增强相与基体界面结合程度也随之增强。
超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3拥有低密度2.75g/cm3、高导热率145W/m、低热膨胀系数16μm/m、机加工性良好、耐磨耐蚀性好、高表面硬度100HRB、优秀的室温强度450MPa及中高温强度等特点，广泛应用于雷达用电子封装材料，气缸套及连杆用耐磨材料，压缩机用低膨胀系数材料，活塞，转子材料等领域。
但采用喷射成形技术制备高硅铝合金硬度与强度均较弱，因此本领域仍然有改善利用喷射形成技术制备高硅铝合金硬度与强度的需要。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金及其制备方法。
一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金，按质量分数包括以下组分：
Si：20-24％、Fe：4.5-5.1％、Ni：1.9-2.3％、V：1.1-1.5％、余量为Al。上述一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、将合金元素按照配比，通过喷射成型制备铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3坯料；
S2、将S1中的坯料通过挤压成型制成半成品；
S3、将S2中的半成品进行T6态热处理。
进一步的，所述的S3中，T6态热处理的具体步骤为：
低于过烧温度20-60℃保温1-6h，随后进行水冷；
水冷后进行高温时效处理，温度为160℃到180℃，时间为22-26h。
有益效果：
本发明通过喷射成形技术，制备高含硅的铝硅铁镍钒合金，可以进行材料的初步成形。再通过T6态的热处理技术，可以在尽量保持材料的细晶特征的前提下，抑制再结晶的发生，避免材料过烧。同时，固溶淬火得到的过饱和固溶体，在加热升温的情况下会发生时效作用，析出细小强化相沉淀，显著提高材料的强度硬度。
喷射后挤压成形的F态喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3，室温抗拉强度一般为151-168MPa，室温硬度值为76-80HRB；采用T6态的材料室温抗拉强度可达到423-457MPa，室温硬度可达到92-100HRB。
附图说明
图1是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态与T6态抗拉强度的对比参数；
图2是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态与T6态硬度值的对比参数；
图3是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的T6态金相照片；
图4是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态与T6态摩擦磨损曲线；
图5是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态摩擦磨损区域的SEM图片；
图6是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的T6态摩擦磨损区域的SEM图片。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
将主要合金元素按Si(20-24％)、Fe(4.5-5.1％)、Ni(1.9-2.3％)、V(1.1-1.5％)、Al(余量)的比例进行喷射成形铝硅铁镍钒合金，利用挤压进一步提升其致密度。
再分别进行处理，并得到图1-6的数据，其中图1是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态与T6态抗拉强度的对比参数。
图1中，分别对铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3在F态室温、T6态室温、T6态200℃三种环境下测量抗拉强度。其中可以看出通过本方法制得的得到室温抗拉强度453MPa，200℃时抗拉强度360MPa的性能。
本方法是指：
S1、将合金元素按照配比，通过喷射成型制备铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3坯料；
S2、将S1中的坯料通过挤压成型制成半成品；
S3、将S2中的半成品进行T6态热处理。
T6态热处理的具体步骤为：
低于过烧温度20-60℃保温1-6h，随后进行水冷；
水冷后进行高温时效处理，温度为160℃到180℃，时间为22-26h。
图2是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态与T6态硬度值的对比参数。图2中，分别对铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3在F态室温、T6态室温两种环境下测量硬度，其中可以看出T6态室温环境下硬度为97.5HRB。
图3是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的T6态金相照片，其中可以看出在经过T6热处理后，硅相(深灰色相)致密且均匀分布，整体尺寸在20μm之内，对合金的强化及耐磨损作用更好。
图4是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态与T6态摩擦磨损曲线,从中可以看出经过T6热处理后，硅相强化作用更加明显，耐磨损性能提升。
图5是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的F态摩擦磨损区域的SEM图片，图6是喷射成形铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3的T6态摩擦磨损区域的SEM图片。可以从中看出，经过T6热处理后，磨痕由500μm降低至350μm，硅相强化作用更加明显，耐磨损性能提升。
作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (3)

1.一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金，其特征在于，按质量分数包括以下组分：
Si：20-24％、Fe：4.5-5.1％、Ni：1.9-2.3％、V：1.1-1.5％、余量为Al。
2.如权利要求1所述的一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将合金元素按照配比，通过喷射成形制备铝硅铁镍钒合金AlSi22Fe4.8Ni2.1V1.3坯料；
S2、将S1中的坯料通过挤压成型制成半成品；
S3、将S2中的半成品进行T6态热处理。
3.根据权利要求2所述的一种超高性能喷射成形铝硅铁镍钒合金的制备方法，其特征在于，
所述的S3中，T6态热处理的具体步骤为：
低于过烧温度20-60℃保温1-6h，随后进行水冷；
水冷后进行高温时效处理，温度为160℃到180℃，时间为22-26h。
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