[发明专利]一种低成本快速制备过共晶铝硅合金棒坯的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及一种低成本快速制备过共晶 铝硅合金棒坯的方法。

背景技术

过共晶铝硅合金是目前最有应用潜力的轻质耐磨材料之一，因其具有密度 小、流动性好、线膨胀系数小、热稳定性好、高强度和高耐磨性等诸多优点， 是制备汽车发动机活塞、缸体和汽车空调压缩机活塞、斜盘等零件的理想材料。 其耐磨性随硅含量的增加而增强，但采用常规铸造方法制备的含硅量较高的过 共晶铝硅合金往往出现初生硅粗大、有棱角和初生硅偏聚的现象，直接造成材 料性能不均匀，严重影响其使用效果。因此，如何采用先进的制备工艺细化高 硅铝合金组织，改善硅粒子形态、大小及分布，提高其力学性能，最终制备出 能满足各种用途需要且综合性能优异的高硅铝合金材料，是近年来国内外材料 研究者研究的重点之一。

中国专利CN1425520A提供了一种采用铝合金低频电磁场半连续铸造装置 及方法。该专利中的装置是在现有结晶器的外部或内部设置一组线圈，向线圈 中通入低频电流；该专利中的方法是采用该专利中的装置进行铝合金低频电磁 场半连续铸造。该发明具有细化晶粒，使合金元素在晶内充分固溶，避免裂纹， 提高铸锭成才率，消除偏析瘤，改善表面浇量等优点。但是该方法未提及铸造 过共晶铝硅合金，而且该方法还存在铸造速度低，生产效率低，生产成本高， 并且存在严重的成分偏析、晶粒粗大等缺陷。

中国专利CN1524650也提及了一种采用喷射沉积技术获得性能优异材料的 专利技术。该技术主要采用喷射沉积的方法，该方法虽可以制备出晶粒细小、 初生硅分布均匀的过共晶铝硅合金坯料，但是采用该方法的制备成本很高，制 造的坯料的体积有限，很难实现大批量过共晶铝硅合金棒坯的连续制备。

总之，如何低成本快速地制备出初生硅细小、分布均匀的过共晶铝硅合金 棒坯是一个急需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种低成本快速制备过共晶铝硅合金棒坯 的方法。采用该方法可以有效地解决过共晶铝硅合金显微组织中初生硅尺寸偏 大和偏析问题，从而提高合金的机械性能；并且可以制备出组织性能良好、大 尺寸的过共晶铝硅合金棒坯，生产效率高，有望实现大规模工业应用。

本发明采用的具体制备工艺如下：

(1)在惰性气体保护下，将过共晶铝硅合金置于电阻加热炉或电磁感应 加热炉中熔化成合金熔体，当熔体温度上升到830～900℃时将其转移到中间包 内，添加熔体清渣剂，充分搅拌并保温20～30分钟后扒去浮渣；

(2)当熔体温度降到800～820℃时，添加质量百分比为1‰～6‰的变质 剂，搅拌均匀，保温20～50分钟；

(3)当熔体温度降到780～800℃时，添加质量百分比为2‰～10‰的精 炼剂，充分搅拌，保温15～20分钟后扒去浮渣；

(4)对合金熔体进行除气处理：向熔体中通入六氯乙烷、氮气或氩气， 气压为0.01MPa的气体，保温10～15分钟，除气完毕后熔体静置孕育30～40 分钟；

(5)加热熔体到800～820℃后采用电磁搅拌方法进行半连续铸造，结晶 器内的熔体温度为730～760℃，电磁搅拌器的搅拌电流为20～100A，搅拌频率 为5～100Hz，连铸机的连铸速度为30～800mm/min，冷却水温度为室温，流量 为10～500L/min。

本发明的有益效果是：本发明可实现初生硅晶粒细小、分布均匀的过共晶 铝硅合金棒坯的连续制备；本发明工艺简单，操作方便，投资成本低，由于采 用快速制备技术，可使铸造速度大大加快，生产效率高，容易与大工业生产工 艺相结合。

附图说明

图1是电磁搅拌法快速制备过共晶铝硅合金棒坯的结构示意图；

图2是电磁搅拌法快速制备的A390铝合金棒坯的微观组织；

图3是普通铸造方法制备的A390铝合金棒坯的微观组织。

其中，1是中间包，2是电磁搅拌器，3是结晶器，4水箱，5是棒坯。

具体实施方式