CN1228463C - 铝硅合金系列硅、铁双相团化剂及其团化方法 - Google Patents
铝硅合金系列硅、铁双相团化剂及其团化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1228463C CN1228463C CN 03115265 CN03115265A CN1228463C CN 1228463 C CN1228463 C CN 1228463C CN 03115265 CN03115265 CN 03115265 CN 03115265 A CN03115265 A CN 03115265A CN 1228463 C CN1228463 C CN 1228463C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- silicon
- alloy
- add
- iron
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种硅铝合金系列中硅铁双相团化剂及团化方法。其特征在于所述的硅铁双相团化剂为MoS2和/或MnS2，MoS2的加入量为0.1-0.8%，MnS的加入量为0.1-0.8%，二者混合加入量为0.1-0.8%。硅，铁双相团化剂为P或Sr或Sb的一种和MoS2和/或MnS。P或Sr或Sb的加入量0.01-0.10%，MoS2的加入量为0.1-0.8%，MnS的加入量为0.1-0.8%，二者混合加入量为0.1-0.8%。团化处理方法是先将Al-Si合金熔清，升温至液相线以上150℃，去气精炼，加入团化剂。搅拌均匀，静置15分钟，即可浇注。热处理包括固熔处理和时效处理。本发明适用于要求耐磨性高的铝铸件，以及熔化大量废、旧零件以及切屑的铝硅合金。
Description
技术领域：
本发明涉及铝硅合金系列硅、铁双相团化剂一硫化物，更确切地说是铝硅合金系列先经P、Sb或Sr处理，再加入MnS和或MoS2即可消除粗大针状铁相，获得梅花状或团、粒状铁相，再经固溶处理后，即可获得短棒状、团粒状共晶硅相和细小的初生硅相，从而使合金的强度和塑性得到改善。
背景技术：
铸造铝硅合金性能在很大程度上取决于第二相的形态。未经处理的合金，冷却速度低时(如砂型铸造)，硅相以粗大针、片状形态出现。合金使用回炉料过多，含铁量增加(例为达到0.6％)，粗大针状铁相很容易析出。这些粗大针、片状第二相使合金脆化，加工困难。细化这些组织或者改变它们的形态，例如硅相成为细小纤维状，铁相成为汉字状或梅花状或团粒状皆可提高合金强度、塑性以及加工性能。倘若它们皆以团、粒状形态出现，合金强度和塑性还可以进一步改善，并具有优良的耐磨性。通常可采用添加变质剂改变它们的形态。例如，加入Na、Sr或稀土元素(RE)可以使硅相以纤维状形态析出。加入P或Sb可以细化针、片状形态硅相。联合加入P，Ti，B，Zr和RE可使硅相团、球化。(Hsien-Yang Yeh，Ru-yao Wang et al USP6,261,390，Bl，Jul 17，2001)严格控制铸件冷却速度和温度场也可以使硅相团、球化。但上述处理方法皆不可能改变铁相形态。加入一种或几种过渡族元素V，Cr Mn，Co，Ni，Mo以及稀土元素可以改变铁相的存在形态，但对于硅相形态影响甚微。只有硫元素同时具有一定的对硅相和铁相的变质作用(祝汉良、贾均等，“添加剂及硫元素对ZL108合金中铁相形态的影响”，特种铸造及有色合金，1996年第4期，5-7页)，但污染环境，不宜单独或联合采用。此外，将合金过热至1100℃以上保温，再加入TiN或AIN超细粉末(尺寸为10-80nm)或再用超声波处理也可使铁相变成汉字状和团状，并获得细小共晶组织(ShepelovLet al USP 6132532，2000年10月17日)。
发明内容：
目前，国内外废、旧铝合金零件日益增多。使用回炉料必然引起合金铁量增加。如何做到同时使硅相和铁相团、粒化就成为国际上冶金、铸造行业十分关切的课题。本发明涉及一种硅、铁双相团化剂，同时使铝硅合金中的硅相和铁相团、粒化，并提高合金的强度和塑性。这就为大量回用废旧零件和切屑、降低产品成本、提高铸件质量提供一种简易、廉价的新途径。
本发明的目的是通过下述方式实施的：
所述的铝硅合金系列是含Si6.0-20.0％(重量，下同)，Cu0.5-5.0％，Mg0.2-1.5％，Ni0.5-3.0％，Mn0.1-0.9％，Zn5.5-13％，Fe＜1.3％，余量为Al。
所述的铝硅合金用电阻炉熔化。升温至液相线以上150℃，去气精炼，即可加入P或Sr或Sb中的一种和MoS2和/或MnS，也可以不加入P或Sr或Sb三种中任一种，而仅加入MoS2和/或MnS。搅拌均匀，静置15分钟后，即可浇注。铸态合金中铁相由粗大针、片状转变为梅花状、短条状或团、粒状，均匀分布在基体上，硅相或细化或变质，视加入P或Sb或Sr而定。初生硅也可以得到细化。合金经过510±5℃加热4-6小时后，共晶硅转变为团、粒状，少量成短棒状。这种合金强度可以恢复到或接近低铁原合金水平，并且具有良好的延伸率。使用P或Sb的合金，保温、浇注时间超过4小时，才出现轻微衰退。重熔后，无明显衰退现象，仍保持双相变质效果。使用Sr时，浇注时间可以持续1.0-1.5小时。重熔后，硅相出现衰退。
本发明所述的P、Sr和Sb分别使用Cu-8％P合金，Al-10％Sr合金以及Al-10％Sb合金，加入量为0.01-0.10％。所述的硫化物MoS2加入范围为0.1-0.8％，MnS加入范围为0.1-0.8％，二者混合加入量为0.1-0.8％。所用硫化物除MnS和MoS2之外，还可以是硫化镍、硫化铬或硫化钴，但团化效果不及MoS2、MnS。
本发明所述铝硅合金用N2气或C2Cl。进行去气精炼处理。
本发明所述铝硅合金的双相团化剂是指在P或Sr或Sb的加入使Si细化或变质前提下，再加入MoS2和/或MnS使硅铁相团化，或指仅使用MoS2、MnS或其它过渡元素的硫化物改变铁相和硅相形态。
本发明所选择的MoS2或MnS或其他硫化物作为硅、铁相团化剂，避免了现有技术中使用单质硫而造成对环境的污染。硫化钼和/或硫化锰是硫化物中稳定的化合物，不存在单质硫的缺陷且对铁元素的团化效果也十分明显。本发明适用于要求耐磨的铝硅铸件以及熔化大量回收废、旧零件，铁含量小于1.3％的铝硅合金。
附图说明：
图1Sr变ZL101合金显微组织。加入MoS2 0.6％及T6处理。铁相由处理前粗大针状组织转变成团、粒状，少量成弯曲条状，均匀分布在晶界上。硅相仍成粒状，夹杂少量短棒状，250X。
图2P变ZL109合金显微组织。加入MoS2 0.3％及Mn S0.2％T6处理。铁相呈团、粒状，少量为条状。硅相成为断开式团状和短棒状，200X。
图3P变ZL109合金显微组织。加入MoS2 0.5％。720℃保温2小时。T6处理。与图2合金相比，铁相仍呈团、粒状，但团、粒状硅相明显增多，200X。
图4重熔图2P变ZL109合金显微组织。高温(720℃)停留2小时。T6处理。铁相仍呈团、粒状，少量条状。硅相有些衰退，短棒状硅相数量增多，200X。
图5工业用P变ZL108活塞合金显微组织。加入MoS20.3％。750℃保温2小时及T6处理。铁相呈梅花状，团粒状，均匀分布在基体上。硅相呈细小短棒状，说明0.3％MoS2不足以保证获得团粒状硅相，100X。
图6Sb变ZL109合金显微组织。加入MoS20.5％。T6处理。硅、铁相呈团粒状形态，分布在α-Al枝晶间，250X。
图7为图6Sb变ZL109合金SEM显微组织，硅相呈球粒状立体形貌。
图8未经MoS2处理的ZL401合金显微组织.。加入MoS2 0.3％，只进行自然时效。硅，铁相呈粗大针状，初生枝晶铝相十分粗大，125X。
图9MoS2处理的ZL401合金显微组织。加入MoS20.3％，只进行自然时效。铁相呈短棒状，部分呈短针状，达到设计要求。硅相呈短条状，部分变质。初生铝相二次枝晶间距明显减小，125X。
具体实施方式：
下面通过具体实施例，进一步阐述本发明的实质性特点和显著的进步，但本发明决非仅局限于实施例。
实施例1
Sr变ZL101Al-Si合金化学成分为：Si6.7％，Mg0.25％，Mn0.30％，Fe0.85％，Sr加入量为0.01％。用电阻炉熔化。熔清，升温至700℃用氮气去气。加入Al-10％Sr中间合金及0.6％MoS2，搅拌均匀。720℃保温15分钟后，浇入预热至300℃的金属型。试样尺寸为40×50×120mm，热处理工艺包括固溶处理(510±5℃，5小时，水淬)和时效处理(210℃±5℃，8小时，空冷)。合金铸态金相组织中铁相由粗大针状转变成团、粒状和少量短条状，分布在晶界上(见图1)。热处理后铁相形态无明显变化。硅相以细小粒状形态出现，夹杂少量短棒状组织。
表1列出加入MoS2的Sr变ZL101Al-Si合金铸态和热处理态显微组织，MoS2的加入量为0.6％。
表1：Sr变ZL101合金显微组织(MoS2加入量0.6％)
| 硅相 | 铁相 | 初生Al相 | |
| 铸态 | 细小、纤维状 | 粒状、短棒状 | 二次间距细化枝晶数量增加 |
| 热处理态 | 粒状、短棒状 | 粒状、短棒状 |
实施例2：
P变ZL109合金化学成分为：Sil1.68％，Mg0.76％，Cu1.01％，Ni0.80％，Mn0.10％，Ti＜0.04％，Fe0.80％。熔化，浇注及热处理工艺同实施例1。先加入Cu-8％P合金。再加入MoS2和MnS，加入量分别为0.3％和0.2％。表2列举铸态、保温二小时以及重熔ZL109合金的显微组织。
表2：P变ZL109合金经MoS2和MnS处理后的金相组织
| 合金状态 | 硅相 | 铁相 | 初生铝相 | 备注 |
| 铸态 | 细小针片状 | 团粒状 | 少量枝晶 | 可用钾盐或钠盐复盖剂 |
| 热处理态 | 团粒状 | 团粒状 | ||
| 铸态(保温2小时) | 细小片状短棒状 | 团粒状 | 硅相球化作用衰退不明显 | |
| 热处理态(保温2小时) | 团粒状、短棒状 | 团粒状 | ||
| 重熔、热处理态 | 团粒状、短棒状 | 团粒状、条状 | 双相变质作用轻微衰退 |
P-MoS2-MnS复合团化剂具有双重团化作用。铸态铁相呈现团粒状。热处理后硅相形成团粒状和短棒状(见图2)。720℃保温2小时后，铁相仍呈团、粒状，粒状硅相数量明显增加(见图3)。重熔后，细条状铁相和短棒状硅相数量增加，说明复合变质剂有轻微衰退现象(见图4)。
实施例3：P变ZL108活塞合金化学成分为：Si12.20％，Mg0.68％，Cu1.38％，Mn0.61％，Fe0.91％。在工业条件下用电阻炉熔化。熔清后，加热至700℃用氮气或C2Cl6去气。升温至760℃加入Cu-8％P合金及MoS2(加入量0.3％)。搅拌均匀，静置15分钟，浇注活塞。采用水冷金属型，模温在250-300℃之间。另浇注标准金属型试棒，测量合金机械性能并观察金相组织。P-MoS2有效变质时间可延续3-4小时。零件和试棒皆进行T6热处理。图5列举热处理态金相组织，具有以下特点：①铁相呈团、粒状，夹杂少许小梅花状组织；②共晶硅大部分断开，呈短棒状和团粒状。合金强度增加，伸长率得到显著提高(见表3)，与国外同类合金相近。
表3高铁ZL108合金机械性能
| 抗拉强度MPa | 伸长率％ | 硬度HB | |
| 未经MoS2处理 | (255-265)262 | 0 | 112 |
| 经过MoS2处理 | (260-295)2270 | 1.40 | 120 |
实施例4
Sb变ZL109合金化学成分为：Si11.98％、Mg0.95％、Cu1.00％、Mg0.20％、Ni1.09％、Fe0.85％、Sb0.20％。熔化，精炼，浇注工艺如例一。铝液温度升至720℃，即可加入Al-10％Sb中间合金和MoS2(加入量为0.5％)。
Sb-MoS2联合处理后，无论铸态还是热处理态合金显微组织皆发生显著变化(见表4及图6)。除铸态组织中有细小针状铁相外，大部份铁相形貌呈团，粒状，并且出现较多的初生铝枝晶相。铸态硅相形态与Sr变组织相似，固溶处理后，转变为粒状，少量呈短棒状(图7)，Sb-MoS2双相团化作用可以延续4小时以上，重熔后不消失。
表4Sb变ZL109合金经MoS2处理后的显微组织
| 状态 | 硅相 | 铁相 | 初生铝相 | 备注 |
| 铸态 | 短棒状 | 粒状、细针状 | 枝晶数量多 | 可用钾盐或钠盐作复盖剂 |
| 热处理态 | 粒状、短棒状 | 粒状、团状 | ||
| 保温2小时铸态 | 粒状、短棒状 | 粒状 | ||
| 保温2小时，热处理态 | 粒状 | 粒状 |
实施例5
P变过共晶Al-Si合金化学成分为Si18.0％，Cu1.1％，Mg0.60％、Mn0.25％、Fe0.68％。用电阻炉熔化，升温至700℃时用N2或C2Cl6去气，至800℃加入Cu-8％P合金0.1％及MoS20.6％。850℃下保温并浇注试样。金属型模温300℃。合金经过T6处理。这种合金的铁相呈梅花状和团粒状，均匀分布在基体上。共晶体呈细小片状，但扭曲较多。初生硅细小，尺寸在20-30μm之间。
实施例6
ZL401合金化学成分为Zn11.5-12.5％，Si6.5-7..5％，Mg0.1-0.3％，Mn0.25-0.30％，Fe0.7％。工业条件下用电阻炉熔化合金。熔化，精炼，浇注工艺如例一。升温至700℃时加入MoS2 0.3％。工件为防爆电机机壳，要求有较高的耐水压性能，加工面不得有气孔，渣孔，针孔。工件只进行自然时效。未经MoS2处理的合金硅，铁相呈粗大针状，初生枝晶铝相十分粗大(见图8)。经MoS2处理后铁相呈短棒状，部分呈短针状，达到设计要求。硅相呈短条状，部分变质。初生铝相二次枝晶间距明显减小(见图9)。保温三小时未发现变质作用衰退。
本实例说明单独使用MoS2的效果不及MoS2-Sb(或P或Sr)联合处理，而固溶处理是获得团化硅相不可少的工艺过程。
表5MoS2处理前后ZL401合金显微组织和机械性能对比
| 状态 | 显微组织 | 机械性能 | ||||
| 硅相 | 铁相 | 初生铝相 | 抗拉强MPa | 延伸率％ | 硬度HB | |
| 未经MoS2处理 | 粗大针，片状 | 粗大针状 | 粗大枝晶 | 152-182167 | 1.0-1.61.3 | 78-80 |
| 经MoS2处理 | 短条状，部分变质 | 短棒状+短针状 | 二次枝晶间距减小 | 193-200196 | 1.6-2.42.0 | 78 |
Claims (7)
1、一种铝硅合金系列硅铁双相团化剂，其特征在于：
(1).所述的硅、铁双相团化剂为MoS2和/或MnS，MoS2的加入量为0.1-0.8％，MnS的加入量为0.1-0.8％，二者混合加入量为0.1-0.8％；
(2)硅、铁双相团化剂为P或Sr或Sb中的一种和MoS2和/或MnS，P或Sr或Sb的加入量0.01-0.10％，MoS2的加入量为0.1-0.8％，MnS的加入量为0.1-0.8％，二者混合加入量为0.1-0.8％。
2、根据权利要求1所述铝硅合金系列硅铁双相团化剂，其特征在于铝硅合金系列的组份的重量百分含量为Si 6.0-20.0％，Cu 0.5-5.0％，Mg0.2-1.5％、Ni 0.5-3.0％，Mn 0.1-0.9％，Zn 5.5-13％，Fe＜1.3％，余量为Al。
3、根据权利要求1所述铝硅合金系列硅铁双相团化剂，其特征在于所述的P、Sr或Sb分别是以中间合金形式加入的。
4、根据权利要求3所述的铝硅合金系列硅铁双相团化剂，其特征在于所述的中间合金分别为Cu-8％P、Al-10％Sr和Al-10％Sb合金。
5、一种铝硅合金系列硅铁双相团化处理方法，其特征在于熔化铝硅合金，升温至液相线以上150℃，去气精炼，加入权利要求1所述的团化剂，搅拌均匀，静置保温15分钟，即可浇注，热处理包括固溶处理和时效处理。
6、按权利要求5所述的铝硅合金系列硅铁双相团化处理方法，其特征在于所述的热处理固溶处理工艺为510℃±5℃，加热4-6小时。
7、按权利要求5所述铝硅合金系列硅铁双相团化处理方法，其特征在于用N2或C2Cl6进行去气精炼处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03115265 CN1228463C (zh) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 铝硅合金系列硅、铁双相团化剂及其团化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03115265 CN1228463C (zh) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 铝硅合金系列硅、铁双相团化剂及其团化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1521283A CN1521283A (zh) | 2004-08-18 |
| CN1228463C true CN1228463C (zh) | 2005-11-23 |
Family
ID=34284205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03115265 Expired - Fee Related CN1228463C (zh) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 铝硅合金系列硅、铁双相团化剂及其团化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1228463C (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103831422B (zh) * | 2012-11-27 | 2016-03-02 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种Al-Si系铝合金组织的纳米细化方法 |
| CN107058739B (zh) * | 2017-01-22 | 2018-08-07 | 哈尔滨理工大学 | 一种过共晶铝硅复合材料及其制造方法、应用 |
| CN108004439B (zh) * | 2017-10-27 | 2019-05-31 | 宁波华源精特金属制品有限公司 | 一种转座支撑板及其制备方法 |
| CN110804698A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-02-18 | 安徽枫慧金属股份有限公司 | 一种基于改变富铁相形态的高性能再生铝的加工工艺 |
-
2003
- 2003-01-29 CN CN 03115265 patent/CN1228463C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1521283A (zh) | 2004-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumari et al. | Effects of individual and combined additions of Be, Mn, Ca and Sr on the solidification behaviour, structure and mechanical properties of Al–7Si–0.3 Mg–0.8 Fe alloy | |
| TWI539014B (zh) | 低鉛鑄錠 | |
| EP1882753A1 (en) | Aluminium alloy | |
| EP1882754B1 (en) | Aluminium alloy | |
| CN105441737A (zh) | 高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其重力铸造制备方法 | |
| CN102796925A (zh) | 一种压力铸造用的高强韧压铸铝合金 | |
| CN115418537B (zh) | 一种免热处理压铸铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN114351017B (zh) | 一种高韧高导热型铝合金锭的铸造方法及应用 | |
| CN107604219A (zh) | 一种高强铝合金车体部件的配方及其生产工艺 | |
| CN113373351A (zh) | 一种可免热处理的铝合金铸造件压力铸造制备方法 | |
| CN107937768B (zh) | 一种挤压铸造铝合金材料及其制备方法 | |
| US20220017997A1 (en) | Aluminum alloys for structural high pressure vacuum die casting applications | |
| CA2249762A1 (en) | Aluminium casting alloy | |
| CN108588512A (zh) | 一种过共晶铝合金材料 | |
| CN108677070A (zh) | 一种过共晶铝合金材料 | |
| CN1228463C (zh) | 铝硅合金系列硅、铁双相团化剂及其团化方法 | |
| Saha et al. | Effect of overageing conditions on microstructure and mechanical properties in Al–Si–Mg alloy | |
| CN109266886B (zh) | 一种含锰铁铝合金金属间化合物相的细化方法 | |
| CN111500904A (zh) | 中强超硬铝合金及其制造工艺 | |
| WO2007126744A2 (en) | Squeeze cast rear suspension components using adc12-t4 aluminum alloy | |
| JP4527304B2 (ja) | 高強度高靱性球状黒鉛鋳鉄 | |
| Qiao et al. | Relationship between microstructures and contents of Ca/P in near-eutectic Al–Si piston alloys | |
| Shakya et al. | Study of Hardness and Wear Analysis in AL-SI Alloy (AL-5% SI, AL-11% SI and AL-17% SI) Along With Microstructural Analysis | |
| Fred Major | Aluminum and aluminum alloy castings | |
| CN113278827A (zh) | 一种中等强度易挤压5系铝合金铸锭 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |