[发明专利]一种共晶铝硅合金的自变质处理方法

说明书

本发明涉及属于有色金属制备领域，尤其涉及一种共晶铝硅合金的自变质处理方法。本发明以经过球化退火处理的共晶铝硅合金作为变质剂，对共晶铝硅合金本身进行自变质处理。本发明采用0.1～1.0wt％球化退火共晶铝硅合金，在630～750℃温度范围内对共晶铝硅合金进行变质处理后，明显改善共晶铝硅合金的显微组织，使共晶铝硅合金的力学性能得到显著提高。

技术领域

本发明涉及属于有色金属材料制备加工领域，尤其涉及一种共晶铝硅合金的自变质处理方法。

背景技术

共晶铝硅合金有较好的易于铸造和焊接，重量轻，抗腐蚀能力强等优点被广泛应用于汽车或活塞制备行业。未变质的共晶铝硅合金中，共晶硅以粗大的板条状或针片状的形式存在，对铝基体造成严重的破坏，并且会使受应力集中于组织的尖角或棱角部分，进而容易使合金在沿着晶粒的边界处或板条状硅相处开裂，降低合金的塑性及切削性能。科技工作者和工业上常采用变质处理来改善共晶硅的形态和尺寸，以满足对共晶铝硅合金性能的要求。

在生产中通常将钠盐、锶、磷、稀土元素等作为变质剂加入到铝硅合金中，从而达到细化共晶硅的目的。钠因其变质效果明显而在一段时间内被广泛使用，但变质效果容易衰退，且会降低液态铝硅合金流动性，阻碍了其进一步的应用。铝硅合金加入锶后，锶成膜状吸附在Si晶粒和α晶核表面上，使得加锶后将使α晶核得到优先结晶和长大，限制了硅晶体的长大，细化了共晶硅，但锶变质后铸件不易除氢，容易形成针孔，且磷、硼、锑等会毒化锶的变质效果，有较大的局限性。磷的添加形成了与硅晶格常数相似的AlP化合物，使得初晶硅的异质形核得到增强，从而发挥变质作用细化初晶硅组织。稀土元素RE能在铝硅合金凝固界面上形成成分过冷，使得硅相呈分枝状生长，从而细化了共晶硅。

在前期的研究工作中，发明人对共晶铝硅合金中的共晶硅进行了有效的球化热处理，申请了相关专利。

目前，铝硅合金的变质处理都是采用一些变质剂来细化铝硅合金中的α-Al相或者Si相，从而改善合金的力学性能。本发明则采用经过球化处理的铝硅合金作为自变质剂，与传统的变质处理相比，可使变质温度明显降低、节约能源，且变质剂来源广泛、成本低廉。因此，本发明是一种独特而有效的共晶铝硅合金变质处理方法，具有较大的创新性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：找到一种成本低廉、变质温度较低、操作简便的共晶铝硅合金变质处理方法，本发明提供了一种共晶铝硅合金的自变质处理方法。

本发明所述的“一种共晶铝硅合金的自变质处理方法”，具体操作步骤包括：

(1)采用Al锭和Al-50wt.％Si为原料，采用熔铸方法制备Al-12.6wt.％Si共晶铝硅合金；

(2)将步骤(1)的Al-12.6wt.％Si共晶铝硅合金放入在577℃的退火炉中球化退火2～4小时后，将试样取出进行空冷，得到共晶硅为粒状的Al-12.6wt.％Si合金，为自变质剂；

球化退火2～4h小时，可使95％左右的共晶硅由针片状变为细小球粒状形式均匀存在，从而可以作用变质剂。

(3)将步骤(1)的Al-12.6wt.％Si共晶铝硅合金在630～750℃以下进行重熔，使用共晶铝硅合金0.1wt.％的C₂Cl₆从熔体中除去气体和熔渣，为拟变质共晶铝硅合金；

(4)采用步骤(2)自变质剂对步骤(3)拟变质共晶铝硅合金进行自变质处理；

(5)将自变质后的共晶铝硅合金熔体浇注到100℃的金属型模具中，制得自变质共晶铝硅合金。

作为优选，步骤3中对共晶铝硅合金的重熔温度为680℃。