[发明专利]一种亚共晶铝硅合金及其制备方法在审

申请号：	201910827785.2	申请日：	2019-09-03
公开（公告）号：	CN110527872A	公开（公告）日：	2019-12-03
发明（设计）人：	周鹏飞;长海博文;翁文凭	申请（专利权）人：	苏州大学;华劲新材料研究院(广州)有限公司
主分类号：	C22C21/02	分类号：	C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043
代理公司：	32269 苏州集律知识产权代理事务所(普通合伙)	代理人：	安纪平<国际申请>=<国际公布>=<进入
地址：	215000 ***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	制备亚共晶铝硅合金耐磨性表层硬度合金表层水冷铜模超细晶合金化熔炼弥散共晶坯锭精炼合金
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【说明书】：

本发明公开了一种亚共晶铝硅合金及其制备方法，其中各元素含量为：Si 9‑11wt.％、Mg 0.25‑0.45wt.％、Cu 1.8‑2.5wt.％、Zn 0.1‑0.5wt.％、B 0.01‑0.06wt.％、Sr 0.01‑0.06wt.％、Ti 0.09‑0.15wt.％、Fe 0.01‑0.2wt.％、Cr 0.01‑0.2wt.％、Mn 0.11‑0.3wt.％，余量为Al。其制备方法是首先进行配料、熔炼、合金化，再加B和Sr，精炼，最后采用水冷铜模制备出坯锭。制备的合金表层形成超细晶区，共晶Si细小均匀弥散的分布在表层，在提高合金强度和韧性的同时显著增加了表层硬度，提高了表层耐磨性。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高强高韧耐磨亚共晶铝硅合金材料及其制备方法。

背景技术

亚共晶Al-Si-Mg-Cu合金具有流动性好、密度小、热膨胀系数小、比强度高等优点。此类合金典型的代表有ADC12，ZL102，A356.2等。但此类合金不能兼顾强度、韧性以及耐磨性。因此，铝合金不耐磨，特别是亚共晶系列合金大大限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的亚共晶Al-Si合金强度、韧性以及耐磨性不能兼顾的缺陷，提供一种兼具高强度高韧性耐磨性优异的铝合金配方及其制备方法。

为实现以上发明目的，本发明提供一种亚共晶铝硅合金，由以下成分及含量熔炼而成：硅9-11wt.％、镁0.25-0.45wt.％、铜1.8-2.5wt.％、锌0.1-0.5wt.％、硼0.01-0.06wt.％、锶0.01-0.06wt.％、钛0.09-0.15wt.％、铁0.01-0.2wt.％、铬0.01-0.2wt.％、锰0.11-0.3wt.％，余量为铝，其中，各成分均为质量分数。

优选的，由以下成分及含量熔炼而成：硅9.5-10.5wt.％、镁0.30-0.42wt.％、铜2.0-2.2wt.％、锌0.2-0.4wt.％、硼0.015-0.035wt.％、锶0.02-0.045wt.％、钛0.07-0.12wt.％、铁0.1-0.18wt.％、铬0.1-0.15wt.％、锰0.15-0.25wt.％，余量为铝。

优选的，所述铝硅合金中杂质总含量≤0.05wt.％，单个杂质含量≤0.01wt.％。

本发明还提供了一种亚共晶铝硅合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铝投入熔炉中，升温至780-800℃时加入硅，直至硅全部熔化；

(2)在铝液温度达到790-810℃时，向金属溶液中加入Al-10Fe，Al-10Cr，Al-10Mn中间合金，搅拌并静置；

(3)降温至760-780℃，加入纯铜丝，搅拌，静置；

(4)继续降温至730-750℃，加入镁、锌锭，搅拌直至全部熔化；

(5)保持温度在720-740℃，先加入Al-10Ti中间合金，搅拌，然后将Al-3B和Al-10Sr中间合金一同加入铝液中，静置10min；

(6)温度在690-720℃时将铝液浇铸至水冷铜模；

(7)固溶处理：固溶处理分两个阶段，第一阶段460-480℃下保温4-6h，第二阶段在530-540℃下保温2-4h，然后室温水淬；

(8)时效处理：时效处理温度160-180℃，保温6-8h，室温空冷。

优选的，所述步骤(3)中，纯铜的质量分数在2.0-2.2wt.％。

优选的，所述步骤(4)中，纯镁的质量分数在0.30-0.42wt.％，锌的质量分数在0.20-0.40wt.％