[发明专利]提高亚共晶Al-Si合金电导率的长效变质剂及制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种提高亚共晶Al-Si合金电导率的长效变质剂及制备和使用方法。

背景技术

铝硅合金是应用最广泛的铸造铝合金之一，广泛应用在于高压输电设备，如高压开关、高压罐体等。

铝硅合金中硅的加入使合金在保持金属铝的优点的同时，还提高了合金的流动性和耐磨性，降低了合金的热裂倾向和收缩率，保证了合金良好的铸造性能；但是未变质的亚共晶铝硅合金其共晶硅呈粗大的板片或条片状，严重地割裂铝基体，降低合金的强度和塑性。

高压输电设备中的一些零部件对力学性能和导电性能要求较高。亚共晶铝硅合金的组织主要由α（Al）和共晶硅组成，由于硅是一种半导体，其导电性能远不及铝，所以铝硅合金其电导率大小主要由α（Al）和共晶硅形态决定。未变质的铝硅合金其共晶硅相呈粗大的层片状分布于合金中，极大的减少了铝基体的有效导电截面，降低了电导率。

亚共晶铝硅合金变质主要通过三方式获得：一是通过化学变质提高共晶硅的长大速度；二是通过快速凝固来提高共晶硅的长大速度；三是通过超声波处理和电磁搅拌等其他方法。由于化学变质方法具有操作简单、成本较低和效果稳定等优点而应用最为广泛。

目前亚共晶铝硅合金常用的变质剂主要有Na变质、Sr变质、Sb变质、Te变质和RE变质，其中Na变质及Sr变质在工业生产中最为常见，变质效果最为理想，但Na变质的有效变质时间只有40min左右，变质过程中会腐蚀设备，产生有害气体，因此在工业生产中应用有限；Sr变质存在30min左右的孕育期，易产生含锶化合物夹杂，且变质过程存在吸气倾向，导致铸件产生大量气孔，从而降低合金力学性能。

但是经实验发现上述变质剂变质处理亚共晶铝硅合金后对电导率提升并不理想，以ZL101合金为例，经上述变质剂变质处理ZL101合金后电导率如表2所示，为此，研究一种提高亚共晶铝硅合金电导率的长效变质剂是非常必要的。

表2  铸态ZL101合金电导率

变质剂未变质NaSrRESbTe电导率（IACS%）34.0736.1536.3635.7636.3536.6

目前国内外对亚共晶铝硅合金的变质剂和变质工艺作了大量研究，如 “一种4032铝合金及其变质方法”（申请号 201210514292.1）实际发明内容是采用Al-Sr合金丝作为变质剂通过喂丝机加入到4032铝合金中及变质剂加入工艺，有效Sr加入量达到0.01~0.05 wt.%。“一种铝合金变质工艺”（申请号 201210042187.2）实际发明为采用Sr变质铝合金的精炼除气、除氧化夹杂的熔炼工艺方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高亚共晶Al-Si合金电导率的长效变质剂及制备和使用方法，目的是改变共晶硅形貌并提高电导率，同时提高合金的力学性能。