[发明专利]一种高硅铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金及其制造方法。具体说，是具有优良耐磨性能的高硅铝合金及其制备方法。

背景技术

在机械制造行业都知道，对铝合金的耐磨、抗拉强度和布氏硬度等性能的要求越来越高。目前，机械制造行业如汽车空调机制造行业使用的高硅铝合金都是按照GBT3190-1996生产的4004号铝硅合金和4032号铝硅合金，而4004号铝硅合金和4032号铝硅合金中硅的含量分别为9.0重量％～10.5重量％和11.0重量％～13.5重量％。硅含量小于或等于10重量％的铝硅合金为亚共晶铝硅合金，亚共晶铝硅合金中初生α相是韧性相，因此，这种亚共晶铝硅合金的耐磨性能较差、抗拉强度和疲劳强度都比较低，难以满足汽车空调机的性能要求。硅含量大于或等于12重量％的铝硅合金为过晶铝硅合金，过晶铝硅合金中的初生硅颗粒是硬质点，因此，这种过晶铝硅合金耐磨性能较好。但硅的含量一高，粗大的、有棱角的初生硅会析出，从而会恶化铝硅合金的性能。而且初生硅相硬度一高，加工起来比较困难。

在铸造方法上，对高硅铝合金中的初晶硅进行细化并抑制它的析出，使之具有共晶组织，可以提高合金的强度和耐磨性能。而要获得完全的共晶硅组织，就必须对初晶硅进行变质处理。传统方法是采用钠盐进行变质处理。采用钠盐进行变质处理，有效时间短，变质后初晶硅的大小在30～120微米、太大，降低了合金的耐磨性能。另外，在硅元素的合金化工艺上也是采用传统方法，该传统方法是采用中间合金进行，即将结晶硅先制作成铝硅中间合金后再加入。由于铝硅合金重熔会造成二次污染，这样一来，也会降低制品的耐磨性能。再一方面，为提高合金的耐磨性能，在熔炼过程中应尽量减少铝熔体的渣、气含量。减少渣、气含量的传统方法都是采用过滤丝布或单级陶瓷过滤，过滤效果较差。因此，制成的高硅铝合金耐磨性能较差。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种高硅铝合金。这种高硅铝合金，耐磨性能好、抗拉强度和疲劳强度都比较高。

本发明要解决的另一个问题是提供一种制备高硅铝合金的方法。

为解决上述问题，采取以下技术方案：

本发明的高硅铝合金特点是含有以下重量份数的原料：

硅粉10.5～11.2％；

铜包铝合金2.2～2.7％；

镁0.2～0.5％；

铝85.6～87.1％；

其中：硅粉中，硅的重量含量≥98.5％，其粒度≤5mm；铜包铝合金中，铜为30～40重量％，铝为60～70重量％；镁中，镁的含量≥99.8重量％；铝中，铝的含量≥99.7重量％。

所述铜包铝合金、镁和铝分别为铜包铝合金锭、镁锭和铝锭。

本发明的高硅铝合金制备方法依次包括以下步骤：

先将铝投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体；

再将铝熔体过热到760～800℃，并用气体载体将硅粉加入到铝熔体中；之后，依次加入铜包铝合金和镁，并搅拌10～15分钟，得到混合熔体；

之后，将混合熔体的温度调整到740～760℃，通过炉内吹氩气对混合熔体精炼20～25分钟，并除去液面浮渣，完成第一次精炼；

之后，将第一次精炼后的混合熔体温度调整到720～760℃，并按照铝的0.2重量％～0.4重量％的比例加入中间合金铝锶，并搅拌8～10分钟，进行变质处理；之后，对经过变质处理的混合熔体吹氩气精炼8～10分钟，并除去浮渣，完成第二次精炼；所述铝锶中，锶为10重量％，铝为90重量％；

最后，通过在线氩气精炼和双级陶瓷过滤，将经过第二次精炼的混合熔体浇铸成高硅合金棒。

采取上述方案，具有以下优点：

由于本发明的高硅铝合金其原料中的硅含量为10.5～11.2重量％，属于共晶硅合金。这样，既保证了高硅铝合金的耐磨性能，又不会因硅含量太高而导致初晶硅的析出所带来的抗拉强度和疲劳强度降低。

又由于在铸造方法上采用铝锶中间合金对铝熔体进行变质处理，而铝锶中间合金是一种优良的长效变质剂，其具有无污染、损耗少、功效持久、无过变质等性能，且重熔变质功效可遗传，变质后初晶硅的大小在50微米以下，可获得完全的共晶硅组织。

具体实施方式

第一个实施例：

选取10.5重量％的硅粉、2.7重量％的铜包铝合金锭、0.3重量％的镁锭、87.1重量％的铝锭，待用。其中：硅粉中，硅的重量含量≥98.5％，其粒度≤5mm；铜包铝合金中，铜为30重量％，铝为70重量％；镁中，镁的含量≥99.8重量％；铝中，铝的含量≥99.7重量％。

先将铝锭投入熔炼炉内，使其熔化成铝熔体。