[发明专利]一种采用SrCO3变质的过共晶铝硅复合材料及变质方法

说明书

本发明公开了一种采用SrCO₃变质的过共晶铝硅复合材料及变质方法，该复合材料中增强相Al₂O₃与过共晶Al‑Si合金的质量比为0.0012～0.0035:1；制法为首先对SrCO₃进行预处理，将过共晶Al‑Si合金熔融后，加入SrCO₃搅拌、反应10～20min，制得混合熔体，将混合熔体浇注成锭后，冷却至室温，即可。本发明的复合材料中生成Al₂O₃增强相，合金硬度由99HV增加到134.9HV(增加了9.2％～36.2％)，过共晶Al‑Si合金中初晶Si尺寸由45μm细化到32μm，共晶Si由粗大的针片状变质为细小的纤维状，且变质工艺简单，操作方便。

技术领域

本发明属于合金制造领域，尤其涉及一种采用SrCO₃变质的过共晶铝硅复合材料及变质方法。

背景技术

Al-Si合金具有密度小、强度高、铸造成形性好、资源丰富等优点，广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域。随着Si含量的增加，Al-Si合金中共晶体增加，虽然铸造性能得到改善，但过共晶Al-Si合金组织中会出现粗大的板片状共晶Si，还会出现粗大的多角形块状或板状初晶Si，严重地损害了材料的性能。细化共晶Si和初晶Si，改变其形状和分布，减小其对基体的削弱作用，是提高Al-Si合金性能的关键。

目前细化Al-Si的方法主要有变质处理法、振动变质法、悬浮铸造法、快速凝固法等。工业上主要采用变质处理法，但该法存在变质剂加入量需要严格控制、工艺较复杂以及环境污染等问题。自从1921年Pacz发现Na对铝硅共晶组织有变质作用，能够明显提高铸件的力学性能以后，多年来，Na以变质能力强等特点广泛应用于实际生产中。然而，Na变质存在以下不足：易衰退、吸收率低、易腐蚀工具和设备；Na密度低，容易产生比重偏析；Na的沸点低(880℃)，性质活泼，处理时将引起铝液的沸腾和飞溅。

因此寻找经济、高效、环保的变质方法是获得优质铝合金铸造部件的关键技术之一。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种采用SrCO₃变质的过共晶铝硅复合材料，该复合材料生成Al₂O₃增强相，提高了复合材料的硬度，有效细化了初晶Si的晶粒尺寸和改变共晶Si的晶粒形状。

本发明的第二目的是提供该复合材料的变质方法。

技术方案：本发明采用SrCO₃变质的过共晶铝硅复合材料，该复合材料中增强相Al₂O₃与过共晶Al-Si合金的质量比为0.0012～0.0035:1。

优选的，增强相Al₂O₃与过共晶Al-Si合金的质量比可为0.0023～0.0035:1。

采用SrCO₃变质过共晶铝硅复合材料的方法，包括如下步骤：

(1)对SrCO₃进行预处理，将过共晶Al-Si合金熔融后，加入预处理后的SrCO₃搅拌、反应10～20min，制得混合熔体，其中SrCO₃的加入量与过共晶Al-Si合金的质量比为0.005～0.015:1。

(2)将混合熔体浇注成锭后，冷却至室温，即可。