[发明专利]耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法，属于有色金属材料制备技术领域。

背景技术

过共晶Al-Si合金具有耐热耐磨性好、比强度高以及热膨胀系数低等优点，是一种理想的轻质耐磨材料。过共晶Al-Si合金的组织主要由初晶Si和（α-Al+β-Si）共晶体组成，弥散分布在基体上的高硬度Si相粒子具有耐磨作用和自润滑作用，表现出良好的干摩擦学特征，是影响该合金摩擦学性能的最大因素。不同于铸铁的硬基体上分布着软质点石墨，过共晶铝硅合金的摩擦学机制是软基体上分布着硬质点，在摩擦发生时，Si相硬质点起到耐磨与支撑作用。因此，合金的耐磨性主要受Si相的数量、尺寸和分布情况的影响。中国专利公开号CN101535515A公开了一种可加工性优异的耐磨性铝合金材料及制造方法，对含13～15%Si的铝合金进行均匀化处理后加工成形为零件，再进行(480～500℃)×(1～3h)+(150～230℃)×(1～16h)的固溶时效处理，得到耐磨性和加工性能良好的铝合金材料。该方法主要通过热处理控制初晶Si粒子及金属间化合物的粒状和面积占有率，以改善合金的耐磨性，由于Si含量偏低，该方法对合金耐磨性的提高有限。此外，该方法未考虑共晶硅粒径大小对合金耐磨性的影响。中国专利公开号CN101457318A中公开了一种含18～25%Si的高硅铝合金缸套材料，合金中Fe、Mn、Ni元素含量分别为3.5～6.0%、0.5～1.5%、1～2%，其形成的金属间化合物细小、均匀，虽然对提高合金耐磨性能有益，但在改善合金的成形工艺及变形加工性能方面有一定的难度。此外，该方法要获得细小耐磨富Fe相，需采用喷射沉积工艺，设备昂贵，成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法，通过热处理得到耐磨性能良好的过共晶铝硅合金材料。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法，包括以下步骤：

1）将待热处理的过共晶Al-Si合金进行固溶处理，固溶温度为490～540℃，固溶时间为2～24h；

2）将固溶后的过共晶Al-Si合金出炉快速淬火；

3）再时效处理，时效温度为160～210℃，时效时间为5～15h，随后冷却至室温。

进一步地，上述的耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法，所述过共晶Al-Si合金中Si的质量百分含量为14～23%。

更进一步地，上述的耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法，所述待热处理的过共晶Al-Si合金采用P-RE、P-Sr、P-Ca二元或多元复合变质剂对初晶硅和共晶硅进行复合变质处理。

再进一步地，上述的耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法，所述待热处理的过共晶Al-Si合金为经复合变质熔铸制备的过共晶Al-Si合金铸件、锻件或挤压件。

再进一步地，上述的耐磨性能良好的过共晶Al-Si合金的热处理方法，步骤2）中，所述淬火转移时间为0～15s，淬火介质为水。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明通过对复合变质处理后的过共晶Al-Si合金材料进行一定温度和时间下的固溶处理，快速淬火以及时效处理，使得在初生Si不发生粗化的前提下，共晶Si粒子直径变大，且实现球化，且初生硅不发生粗化，消除Si相尖角的不利影响，明显提高合金材料的耐磨性能，且不影响合金材料的切削加工性能；有效地改善变质后Si相的形貌，消除变质过程不能消除的成分偏析、组织不均匀等缺陷，尤其适用于经充分复合变质处理的过共晶Al-Si合金件。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：520℃×6h+190℃×10h热处理前Al-17Si合金微观组织示意图；

图2：520℃×6h+190℃×10h热处理后Al-17Si合金微观组织示意图；

图3：520℃×6h+190℃×10h热处理后Al-17Si合金磨料表面形貌示意图。

具体实施方式