[发明专利]一种喷射沉积高硅铝合金的方法

说明书

本发明提供了一种喷射沉积高铝硅合金的方法，实现了组织和性能的改善，适用于材料制备技术领域。

Al-Si系中的高Si铝合金因其具有低的热膨胀系数、高的弹性模量和良好的耐磨性在汽车工业、电子工业和航空航天业中得到了广泛的应用。然而，采用传统的铸造工艺生产过共晶Al-Si合金时，粗大的Si相严重割裂了基体的连续性，使合金的强度、韧性显著下降。提高冷却速度可以有效地改变过共晶Al-Si合金中初晶Si相的形态和分布，显著改善了合金的性能。喷射成形快速凝固高硅铝合金具有晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、致密度高、经济性好、氧化程度低等诸多优点，是一种具有良好应用前景的材料。

为了改善铝硅合金的组织与性能，常常加入合金元素Cu、Mg、Fe、Ni、Mn、等，其中Cu、Mg的主要作用是提高常温强度，而Fe、Ni、Mn等主要改善合金的热稳定性，使合金可用作高温下使用的材料。J Zhou等人在《Journal ofmaterials science》(1991；26：5275)上发表了题目为“As-spray-deposited structure ofan Al-20Si-5Fe Osprey preform and its development during subsequent processing”的文章，他们的研究表明，喷射沉积Al-20Si-5Fe合金组织中形成了大量的针状Al-Si-Fe金属间化合物。袁晓光等人在《金属学报》(1997；vol.33 No.3：248)发表了“喷射沉积Al-Si-Fe-Cu-Mg合金的微观组织和力学性能”的文章，他们的研究结果证实了合金组织中同样形成了针状的Al-Si-Fe金属间化合物，它们的存在显著地提高了合金的高温强度(300℃)和热稳定性。但是，针状金属间化合物的数量、尺寸和形状对合金的断裂韧性、疲劳强度和后续加工性能十分不利，所以，改变针状金属间化合物的形态是必要的。

在喷射沉积过共晶Al-Si-Fe-Cu-Mg合金中加入Mn元素，利用Mn与Fe的化学中和作用，可以形成颗粒状的Al₁₃(FeMn)₃Si₂四元化合物，当合金中Mn/Fe(重量百分比)＝0.5～1时，针状的Al-Si-Fe金属间化合物被颗粒状的Al₁₅(FeMn)₃Si₂所代替，从而避免了针状金属间化合物对合金的力学性能和后续加工性能的影响，而且提高了合金的高温强度和组织稳定性。

本发明的目的在于：提供一种喷射沉积高铝硅合金的方法，实现组织和性能的改善，将Fe、Mn元素加入过共晶铝硅合金中，在喷射沉积快速凝固条件下提高合金高温强度和热稳定性的同时，避免了针状金属间化合物的出现。