[发明专利]近共晶铝硅合金半固态浆料或坯料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半固态金属制备技术领域，特别涉及一种近共晶铝硅合金半固态浆料或坯料的制备方法。

背景技术

20世纪70年代初，美国麻省理工的Spencer等人在研究Sn-15%Pb合金时发现，处于凝固状态（固相线与液相线温度区间）的金属材料经过强力搅拌后支晶被打碎，生成球状晶组织，具有成形时所需要的优异性能并称之为半固态成形。这一发现为材料加工开辟了新的领域。半固态成形技术利用金属在固态液态之间相互转变时固液共存的特性，降低了加工温度和金属的变形抗力，从而为形状复杂、高精度零件的近净成形提供了一条新途径。该方法具有环保、节能、资源消耗少等优点，被誉为21世纪新兴的金属零件制造关键技术之一。

铝合金具有低密度、高比强度、高塑性、耐腐蚀等优点，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中得到了大量应用。工业应用的铝合金熔点低且大多具有较宽的固液两相区间，适合用于半固态成形技术研究，具有良好的半固态应用前景。从目前涉及的半固态成形铝合金来看，工业界和广大科研工作者较为关注的是具有较大固液区间的亚共晶铝合金，如A356、A357等。该系列合金为低合金，流动性差对后续充型不利，且其半固态成形件力学性能较低，已经不能满足工业发展的需求。因此有必要对新牌号的铝合金进行半固态技术开发，以满足各种不同结构和性能等级的需求，充分发挥半固态技术的优势。传统压铸牌号铝合金，如日本标准牌号ADC10、ADC12铝合金，美国标准牌号A380铝合金等，大多为近共晶铝硅合金，它们具有比A356、A357等亚共晶铝合金更高的硅含量，因此具有更好的流动性和更高的力学性能，同时还集合了易铸模、便于机械加工、热传导好等性能，而被广泛运用于诸如电机设备底盘、引擎支架、变速箱等各种产品。但是这些压铸牌号铝合金由于成分靠近铝硅二元共晶点凝固区间较为狭窄，半固态浆料或坯料制备较为困难，长久以来未得到半固态技术研究领域的重视。

机械搅拌法是制备半固态浆料或坯料最有效的方法之一，它主要通过对凝固过程中的熔体施加机械剪切力以达到破碎枝晶、细化晶粒的目的。（如美国专利：专利号为5501266、5040589和3958650；日本专利：专利号为1-192447；中国专利：专利公开号为CN2471450Y），而近几年提出的近液相线铸造法（中国专利：专利公开号为CN1305876A）则扩大了半固态制备技术的概念，使得人们对合金的半固态处理不再局限于固液两相区间，扩大了制备工艺的可控性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种近共晶铝硅合金半固态浆料或坯料的制备方法。

本发明提供一种近共晶铝硅合金半固态浆料或坯料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，烘料：将合金铝锭进行预热；

步骤2，熔铝：取合金铝锭，放置于坩埚电阻炉中进行熔化，静置，得合金液；

步骤3，取精炼剂，加入合金液中，搅拌并扒渣，静置，调整合金液的温度，使得该温度比合金液相线温度高20℃～50℃；

步骤4，将内部涂有铸造涂料的机械滚筒预热；将合金液迅速注入机械滚筒进行搅拌，得近共晶铝硅合金半固态浆料，浇注进入金属模，凝固后即得近共晶铝硅合金半固态坯料。

优选地，步骤1中，所述预热具体为100～200℃预热1个小时。

优选地，步骤2中，所述静置具体为680～700℃下静置10～15分钟。

优选地，步骤3中，所述搅拌并扒渣具体为：将精炼剂加入合金液后，3分钟后再进行搅拌并扒渣；所述静置的时间为10～20分钟。

优选地，步骤4中，所述预热具体为预热至250～300℃。

优选地，步骤4中，所述机械滚筒的搅拌速度为10～250rpm，滚筒的倾斜角为5～60°。

优选地，步骤3中，所述合金液的温度为620℃；步骤4中，所述机械滚筒的倾角为45°,转速设定为20rpm。

优选地，步骤3中，所述合金液的温度为620℃；步骤4中，所述机械滚筒的倾角为30°,转速设定为10rpm。

优选地，步骤4中，近共晶铝硅合金半固态浆料先导入一温度可控的中间包，静置，之后再浇注进入金属模。

优选地，所述中间包的温度为550℃。