[发明专利]一种高强度高导电性铝镁硅钙合金的制备方法

权利要求书

1.一种高强度高导电性铝镁硅钙合金的制备方法，其特征在于：使用的化学物材料为：铝、镁钙中间合金、硅、无水乙醇、石墨润滑剂、石墨、氩气，其准备用量如下：以毫米、克、毫升、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)制备开合式浇铸模具

开合式浇铸模具用不锈钢材料制作，模具型腔呈矩形，型腔表面粗糙度Ra0.08-0.16μm；

(2)制备铝镁硅钙合金

铝镁硅钙合金的制备是在真空熔炼炉内进行的，是在抽真空、中频感应加热、氩气底吹过程中完成的；

①清理熔炼坩埚，打开真空熔炼炉，用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚，然后用无水乙醇清洗熔炼坩埚内腔，使其洁净；

②加料：称取铝493.08g±0.01g、硅2.7g±0.01g，镁钙中间合金4.21g±0.01g，加入熔炼坩埚内；

③密闭炉腔，开启真空泵，抽出炉内空气，使炉内压强达1Pa；

④开启真空熔炼炉的中频感应加热器，加热熔炼坩埚内的合金材料，加热温度740℃±1℃；

⑤开启熔炼坩埚内底部的氩气底吹管，氩气底吹流量为300cm³/min，使炉内压强恒定在1个大气压；熔炼时间20min，使其熔化，成混合熔液；

混合熔液在熔炼过程中发生合金化反应，反应式如下：

式中：AlMgSiCa：铝镁硅钙合金

⑥熔炼后，停止加热，停止氩气底吹；

⑦浇铸，打开真空熔炼炉，取出熔炼坩埚，对准模具浇口进行浇铸，浇满为止；

⑧浇铸后，将模具及其内的铸件埋入细砂中，冷却至25℃；

⑨开模、打磨、清洗

打开开合式模具，取出铸件；

用400目砂纸打磨铸件周边及正反表面，使其光洁；

用无水乙醇进行清洗，清洗后晾干；

(3)线切割铸件

将铸件用线切割机床加工成矩形块状，块状尺寸为12mm×12mm×70mm；

(4)固溶、淬火

将矩形块用铝箔包裹，并填埋到装有石墨粉的铁盒中，然后置于加热炉内固溶处理，固溶温度550℃，固溶时间60min；

固溶后，将矩形块快速置于冷水箱内淬火，冷水温度20℃，淬火时间≤30s；

固溶后用400目砂纸打磨，然后用无水乙醇清洗，清洗后晾干；

(5)等通道转角挤压

①制备等通道转角挤压模具

等通道转角挤压模具用铬钼钢制作；

模具凹模型腔呈矩形，垂直型腔尺寸为12mm×12mm×80mm，横型腔尺寸为12mm×12mm×60mm；型腔表面粗糙度为Ra0.08-0.16μm；

垂直型腔与横型腔垂直夹角为90°；

挤压凸模与凹模配合制作，凸模表面粗糙度为Ra0.08-0.16μm；

②将等通道转角挤压模具垂直安放在立式挤压机上；

③将石墨润滑剂均匀加入到模具凹模型腔表面；

④将矩形铸件垂直加入模具型腔的垂直型腔内；

⑤压力机的垂直压力杆压住挤压凸模，并伸入垂直型腔内，压住矩形铸件，并施压，施压压强30MPa；矩形铸件进入模具型腔内；

⑥将挤压凸模垂直对准模具垂直型腔内的铸件，垂直施压，施压压强为40MPa；

矩形铸件在垂直型腔内进行塑性变形，并在横型腔挤出；

矩形铸件挤压四次，相邻道次铸件沿相同方向旋转90°，再次挤压；

⑦清洗

等通道转角挤压后，将挤压件用无水乙醇清洗，清洗后晾干；

(6)时效处理

将晾干后的矩形块用铝箔包裹并填埋到装有石墨粉的铁盒中，然后置于加热炉内时效处理，时效温度130℃，时效时间45h；

时效后，将矩形块置于空气中冷却至25℃；

冷却后用400目砂纸打磨，然后用无水乙醇清洗，清洗后晾干；

(7)检测、分析、表征

对制备的铝镁硅钙合金块的微观组织、化学成分和力学性能进行检测、分析、表征；

用扫描电子显微镜、能谱仪、透射电子显微镜和X射线衍射仪进行微观组织和化学成分分析；

用万能电子拉伸试验机进行拉伸力学性能测试；

用涡流电导率测试仪进行导电率测定；

结论：铝镁硅钙合金基体组织细化，纳米尺度的Mg₂Si、Al₂Ca颗粒均匀弥散分布于基体中；合金屈服强度达370MPa、抗拉强度达370MPa、伸长率达到12％，导电率为57.2％IACS。