[发明专利]一种铝硅锆合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铝硅锆合金。本发明所述铝硅锆合金中的Zr能有效变质Si原子，当Zr原子嵌入Si晶体的晶格点阵时，因其较大的原子体积使得Si晶体发生了晶格畸变，从而改变了Si的生长方式，由各向异性转变为同向生长，从而改变合金中Si相的组织形貌，同时通过控制合金中Zr的含量，得到细化变质的晶相组织；组织细化后，由于晶界数目相应增多，阻碍了位错在Si相边界的塞积，减小局部的应力集中，进而提高所述铝硅锆合金的力学强度。本发明还提供了所述铝硅锆合金的制备方法，所述制备方法简单易操作，重复性好。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种铝硅锆合金及其制备方法。

背景技术

近年来，随着航空航天和汽车工业高速发展，各种新型高功率的强增压内燃机不断涌现，在内燃机中，活塞、缸套、轴瓦等配件需在高温高压环境下长期工作。在此应用背景下，耐磨性好、热膨胀系数低、可铸造强、比强度好的过共晶Al-Si合金得到了广泛研究。Al-20Si合金为典型的过共晶合金，其铸态组织由粗大块状初生硅相和细长纤维状共晶硅相组成，未经处理的铸态Al-20Si合金脆性大、力学性能较差。为提高Al-20Si合金性能，有多种改善其合金中组织形态的研究被报道，如高压铸造、快速凝固技术、熔体过热处理等；这些加工方法改变其组织形貌，起到一定的强韧化效果，但加工过程复杂，成本较高，工艺参数也难以控制，且一旦操作不当，甚至会降低合金的力学性能。

微合金化法是通过添加适量的微量元素调控组织形态，因其工艺简单、有效和可控，得到了广泛研究。但陈霖等在“Zr对过共晶铝硅合金中初生硅组织的影响”一文中(陈霖,赵玉涛,贾志宏,陈登斌.Zr对过共晶铝硅合金中初生硅组织的影响[J].功能材料,2012,43(17):2360-2362+2368.)在Al-20Si合金中添加Zr后，初生硅颗粒尺寸变大，生成AlSi₄Zr₅毒化形核核心，并使其晶粒长大，反而使Al-20Si合金力学性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能好的铝硅锆合金及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝硅锆合金，按重量百分比计，包括Zr 0.15％～0.9％，Si17.2％～20％，Al 79.5％～82％以及不可避免的杂质。

本发明还提供了所述铝硅锆合金的制备方法，包括以下步骤：

将Al-20Si合金熔炼，得到铝合金熔液；

将Al-10Zr中间合金加入至所述铝合金熔液中，依次进行合金化反应、精炼除气和浇铸，得到铝硅锆合金。

优选的，所述熔炼的温度为735～745℃；所述熔炼的保温时间为10～15min。

优选的，所述Al-20Si合金和Al-10Zr中间合金的质量比为(10～66)：1。

优选的，所述合金化反应的温度为735～745℃；所述合金化反应的时间为8～12min。

优选的，所述精炼除气的温度为715～725℃；所述精炼除气的时间为10～15min。

优选的，所述精炼除气的精炼剂为C₂Cl₆，所述C₂Cl₆与Al-20Si合金的质量比为1：(45～50)。

优选的，所述浇铸的温度为715～725℃。