[发明专利]一种Al-Bi偏晶合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Al‑Bi偏晶合金及其制备方法，属于Al系轴瓦合金材料制备技术领域。本发明提供的制备方法将Al‑Bi合金材料和Sc元素熔融，得到合金熔体；将所述合金熔体浇铸，得到所述Al‑Bi偏晶合金。本发明在Al‑Bi合金材料中添加Sc元素，Sc元素作为密度最小的过渡金属元素，在铝中能够形成细小弥散的Al₃Sc析出相，并与铝基体保持很好的共格关系，可有效改善合金的组织；同时，可促进液滴发生异质形核，提高弥散相液滴的形核率，有利于偏晶合金形成弥散型凝固组织，抑制相偏析。实施例的数据表明：本发明提供的Al‑Bi偏晶合金的硬度值为2.6～8.1HRC，抗拉强度为23～35MPa。

技术领域

本发明涉及Al系轴瓦合金材料制备技术领域，尤其涉及一种Al-Bi偏晶合金及其制备方法。

背景技术

Al系偏晶合金是一种Al与Pb、Bi形成的二元或多元偏晶合金，由于基体中Pb、Bi的存在，使其具备柔顺性和减摩性，成为一种优良的轴瓦合金材料，是目前汽车工业中主导的轴瓦合金。然而，在Al-Pb或Al-Bi二元相图中，存在一个液相不混溶区，铸造过程中，当高温熔体冷却进去不混溶区时，由于液相Al与Bi或Pb相不相溶，在地面重力场下，液相会产生严重的成分偏析，从而影响合金组织和性能，导致常规铸造技术难以制备这种偏晶合金。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Al-Bi偏晶合金及其制备方法。本发明提供的制备方法在Al-Bi合金熔体中添加微量的Sc元素，在铝合金中形成Al₃Sc析出相，减小弥散相液滴的尺寸和迁移速度从而改善合金组织，减缓Al-Bi偏晶合金成分偏析的形成速度，抑制相偏析，提高偏晶合金性能。

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Al-Bi偏晶合金的制备方法，包括以下步骤：

将Al-Bi合金材料和Sc元素熔融，得到合金熔体；

将所述合金熔体浇铸，获得Al-Bi偏晶合金。

优选地，所述Sc元素的添加量为Al-Bi合金材料质量的0.05～0.2％。

优选地，所述Sc元素的添加量为Al-Bi合金材料质量的0.2％。

优选地，所述Sc元素的添加形式为Al-Sc合金。

优选地，将Al-Bi合金材料和Sc元素熔融，得到合金熔体的具体步骤包括：

将Al-Bi合金材料熔融后，再加入Sc元素，得到熔炼液体；将所述熔炼液体降温至700～720℃，扒渣，得到所述合金熔体。

优选地，所述熔融的温度为1050～1100℃。

优选地，加入Sc元素后，还包括在搅拌的条件下保温5min。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的Al-Bi偏晶合金，所述Al-Bi偏晶合金中含有Al₃Sc相，所述Al-Bi偏晶合金的硬度值为2.6～8.1HRC，抗拉强度为23～35MPa。

本发明提供了一种Al-Bi偏晶合金的制备方法，包括以下步骤：将Al-Bi合金材料和Sc元素熔融，得到合金熔体；将所述合金熔体浇铸，获得Al-Bi偏晶合金。本发明在Al-Bi合金材料中添加Sc元素，Sc元素作为密度最小的过渡金属元素，在铝中能够形成细小弥散的Al₃Sc析出相，并与铝基体保持很好的共格关系，可有效改善合金的组织；同时，可促进液滴发生异质形核，提高弥散相液滴的形核率，有利于偏晶合金形成弥散型凝固组织，抑制相偏析。实施例的数据表明：本发明制得的Al-Bi偏晶合金的硬度值为2.6～8.1HRC，抗拉强度为23～35MPa。