[发明专利]一种生产铸造铝硅合金的方法

说明书

本发明公开了一种生产铸造铝硅合金的方法，步骤如下：1）准备包括以下原料：Si、改性石墨烯、Mg、纳米氮化硼、纳米碳化钨、Ti、Ce、Sb、Zr、Sr、Sc、Ni，余量为Al；2）熔炼：将硅源和铝源的混合物熔融；3）精炼：加入剩余原料，然后通入惰性气体进行除气精炼处理，静置10‑60min后扒去浮渣，得到精炼液；4）铸造：将精炼液浇入预热好的模具中凝固成形，形成铸件；5）热处理，本发明的铝硅合金以多种元素复合合金化，添加改性石墨烯、稀土及无机纳米粒子等增强材料，先进行熔炼浇注，再通过热处理，使铁基合金的韧性、强度和耐高温性能有所提高，并具有良好的硬度和机械加工性能，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及合金生产技术领域，具体是一种生产铸造铝硅合金的方法。

背景技术

铝是一种资源丰富的金属，在地壳中含量排名第三位。铝的化学性质活泼，在自然界中Al极易被氧化，然后形成化合物存于矿石中，需要通过工艺提取得到纯铝。1854年，法国化学家德维尔利用钠还原氯化铝，成功制得纯金属铝，该提取工艺成本较高，铝的价格十分昂贵，仅仅掌握在少数高层次的富豪权贵们的手中作为奢侈品使用。直到1886年，美国的豪尔与法国的海朗特对纯铝的提取进行大量研究，最终发现电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物可以得到纯金属铝，从此，纯铝的生产进入大规模的工业生产阶段，铝的应用也得到了快速发展，并逐渐成为仅次于钢铁的金属材料。

铝合金是一种常见的轻质金属材料，已广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等工业。特别是铸造铝硅合金，由于其流动性好，充型能力好，相对于其它铸造铝合金，其内部组织更为致密，已在发动机、柴油机等油路管道系统大量应用。但是，由于传统铸造铝硅合金中硅含量较高，易与熔体中的Na、K元素结合，造成铝熔体吸氢严重；同时，由于合金中硅含量较高，合金塑性较差，限制了某些高强、高压油路管道的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产铸造铝硅合金的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生产铸造铝硅合金的方法，步骤如下：

1）准备包括以下按照质量百分比的原料：Si8-10％、改性石墨烯0.3-0.5%、Mg0.2-0.4％、纳米氮化硼0.7-1.2％、纳米碳化钨1.1-1.5％、Ti0.05-0.25％、Ce0.3-0.5%、Sb0.01-0.05％、Zr0.2-0.4%、Sr0.02-0.04%、Sc0.05-0.3％、Ni0.2-0.6％，杂质小于或等于0.15％，余量为Al；

2）熔炼：将硅源和铝源的混合物熔融后，得到熔料；

3）精炼：向步骤2）的熔料中加入剩余原料，并过热至800-820℃，保温2-3h，待完成熔化后，搅拌10-15min，然后通入惰性气体进行除气精炼处理，静置10-60min后扒去浮渣，得到精炼液；

4）铸造：将精炼液浇入预热好的模具中凝固成形，形成铸件；

5）热处理：将步骤4）得到的逐渐加热至720℃，保温1.5h，然后空冷至室温；再加热至680℃，保温1h，然后空冷至室温，得到所需铝硅合金。

作为本发明进一步的方案：所述改性石墨烯的制备方法如下：取石墨烯用等离子体对其表面进行处理，等离子体处理功率为20-150W，处理时间2-10min；将经过等离子体处理的石墨烯加入到芦丁水溶液中，分散均匀，静置；所述石墨烯的重量与芦丁水溶液的体积之比为0.05-0.5g：20-60mL；将溶液过滤，取滤渣进行真空干燥，得到改性石墨烯。

作为本发明进一步的方案：所述等离子体为Ar-O2或Ar-NH3等离子体。

作为本发明进一步的方案：所述芦丁水溶液中芦丁的浓度为2-8μg/mL。