[发明专利]一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料的熔炼工艺，具体来说是一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺。

背景技术

Al-Si合金是一种重要的铸造合金，它具有密度低、比强度高、热膨胀系数小、热稳定性好、耐磨、耐蚀等优点，而且随着合金中硅含量的增加，合金的磨损量、密度、线膨胀系数、腐蚀量均直线下降。基于以上优点，目前Al-Si合金被广泛用于制作发动机活塞、化油器、汽缸体、缸盖、机车减震器等零部件。但在常规铸造Al-Si合金中，随着含Si量的增加，组织中常存在针片状的共晶硅和粗大的板条状初晶硅，它严重割裂合金基体，降低材料的力学性能，恶化切削加工性能，制约了铸造Al-Si合金的广泛应用。因此当Si含量超过6％时就必须进行变质处理，以此改变Si相尺寸和形态提高合金性能。尽管对于铸造Al-Si合金的细化变质以及热处理工艺的研究也比较多，但由于合金牌号之间成分的差异，因此每一牌号合金都需要相应的细化变质以及热处理工艺以提高合金的综合力学性能，为进一步开发新型压铸铝合金做准备。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺，提高其综合力学性能。

为达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺，所采用的技术方案包括以下步骤：

⑴预热：石墨粘土坩埚预热到450±10℃温度下保持10min；

⑵装炉熔化：后加入铝合金锭并升温使其在740℃充分融化，接着用铝箔将0.7-0.75％六氯乙烷包好，用压勺分三次将六氯乙烷精炼剂压至铝液中，精炼保温时间为10min；

⑶精炼扒渣；

⑷细化变质处理：在相应温度加入变质剂进行变质处理；

⑸静置保温10min；

⑹扒渣浇注：扒渣出炉，在已准备好的模腔内浇铸成形，金属铸型浇注前需预热到200-250℃。

本发明的技术原理

关于变质机理的机理，目前还没有肯定的研究结论。外国学者Lu和Hellawell]为了解释Na、Sr等变质剂影响共晶硅相形态的作用，提出了杂质诱发孪晶机理，并随后成为广泛接受的共晶硅变质机理。变质剂吸附在硅相表面生长台阶上，阻止硅原子的吸附，以此来毒化硅相生长面。同时，硅原子在硅相表面吸附的杂质原子上生长，改变了硅原子堆垛顺序，实现了杂质诱发孪晶。Lu和Hellawell通过假定一个面心立方结构，计算出杂质诱发孪。晶的最佳比值ri/r＝1.6457，其中ri为杂质原子半径，r为基体原子半径。利用俄歇电子能谱和电子探针分析Na对Al-Si合金的变质，发现Na元素在硅纤维和Al基体中偏聚。另外，Lu和Hellawell认为在片状硅相中孪晶的出现是由于Al相和Si相的热力学膨胀系数不同引起应力所造成的，但这些硅相大多数情况下最少为双重孪晶，只存在一个孪晶的硅相很少。若片状硅中的孪晶是由于Al和Si之间的应力所引起的，那么发现单独孪晶片状硅相的概率和发现双重或三重孪晶硅相的概率应该相同。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺，所用合金是ADC12合金，该合金是是一种共晶型Al-Si合金，具有良好的铸造性能(流动性好、收缩率低)，比强度高、热膨胀系数小以及耐腐蚀。因此，被广泛用于汽车、摩托车等制造业，其工艺包括以下步骤：

⑴预热：石墨粘土坩埚预热到450℃温度下保持10min；

⑵装炉熔化：后加入铝合金锭并升温使其在740℃充分融化，接着用铝箔将0.7-0.75％六氯乙烷包好，用压勺分三次将六氯乙烷精炼剂压至铝液中，精炼保温时间为10min；

⑶精炼扒渣；

⑷细化变质处理：在相应温度加入变质剂进行变质处理；

⑸静置保温10min；

⑹扒渣浇注：扒渣出炉，在已准备好的模腔内浇铸成形，金属铸型浇注前需预热到200-250℃。

变质前后合金物理性能参数对比