[发明专利]一种高硅铝合金变质方法

说明书

本发明公开了一种高硅铝合金的变质方法，具体包括：投料装炉、高温熔炼、添加变质剂变质、铸造成铝合金圆铸棒的步骤，添加的变质剂包括铝锶合金、铝磷合金和稀土合金。本发明用于高硅铝合金的熔炼及铸造，通过本发明可以极大地改善了铸棒的初生硅及共晶硅情况，初生硅数量减少80%以上，初生硅的尺寸减小75%以上，而初生硅的形态也由原先的粗大板片状或板条状变为细小的块状，且块状边缘非常圆滑，无明显棱角；共晶硅形态也由片状或针状改善为均匀纤维状，大大改善了高硅铝合金合金的力学性能、耐磨性和切削加工性能，完全能够满足活塞的加工及使用要求。

技术领域

本发明涉及铝合金冶炼技术领域，特别是一种高硅铝合金的变质方法。

背景技术

随着汽车整车对发动机的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格，人们对活塞材料的耐磨性、耐热性及耐蚀性等提出了更高的要求。活塞作为发动机的“心脏”，其功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，是发动机工作中条件最恶劣的关键零部件之一。在发动机工作时，活塞同时承受着高温、高压的热负荷和机械负荷，因此活塞作为汽车发动机中传递能量的一个非常重要的构件，对其材料具有特殊的要求：密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小；并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性好。

目前汽车的活塞都采用高硅铝合金来加工，但是高硅铝合金的含Si量达到了11％以上，在合金组织中会有很多粗大的初生硅及共晶硅颗粒，这些初生硅呈粗大的板片状或板条状，一般带有尖锐棱角，共晶硅也呈现为呈粗大板片状或板条状，且分布不均匀，严重降低了合金的力学性能、耐磨性和切削加工性能，严重影响锻打活塞的安全可靠性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种高硅铝合金的变质方法，使熔铸得到的高硅铝合金的晶粒组织均可满足后续加工及使用的需求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种高硅铝合金变质方法，具体包括以下步骤：

1)投料装炉熔炼：将熔炼该高硅材料所需的废料、铝锭等按重量比例投入熔炉内，将材料所需的大部分铝硅合金随铝锭一起投入熔炉；将熔炉中铝液加热至800℃以上并保温；按照产品所要求各元素含量来调整铝液成分，搅拌10～15min；

2)添加变质剂变质：变质剂包含铝锶合金、铝磷合金和稀土合金，其中铝锶合金和稀土合金的加入量各为3kg/吨铝，铝磷合金的加入量为5kg/吨铝，搅拌60～65min，精炼30～35min；再次添加铝磷合金5kg/吨铝，搅拌10～15min，再次精炼15～20min，保温静置20～25min，形成高硅铝合金溶液；

3)铸造：将步骤2)生产的高硅铝合金溶液进行铸造，生产制得铝合金圆铸棒。

上述一种高硅铝合金变质方法，步骤3)所述铸造过程为：

31)放高硅铝合金溶液：打开炉口，缓慢抬升熔炉，使铝液匀速流入流槽；

32)在线除气：使铝液流经除气机，除气机通过石墨转子向铝液中通入氩气，根据铝液中氢气与氩气之间压力的差异，除去铝液中的氢气；

33)过滤：使铝液先后经过40ppi和60ppi的泡沫陶瓷过滤板，过滤铝液中的杂质；

34)铸造：将处理过的铝液进行铝合金圆铸棒的铸造，铸造温度为690℃～720℃、冷却水流量为200m³/h～210m³/h、铸造速度为80mm/min～87mm/min。由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下：