[发明专利]一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法

说明书

本发明涉及一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法，利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法。首先在高于液相线以上某个温度下熔炼Al‑18Si过共晶铝硅合金，经过适当保温时间后将Al‑18Si合金熔体在炉中冷却到液相线温度665℃，在液相线温度保温适当时间，再快速升温至高于液相线温度，保温适当时间，重复以上步骤1‑5次，然后将Al‑18Si合金熔体在液相线以上某个温度浇注到室温金属铸型中快速凝固，细化并消除Al‑18Si过共晶铝硅合金中的初生硅。本发明不需要加入合金变质剂，也不需要采用其他复杂的处理工艺，操作简单，成本低廉，环保无污染，可有效消除过共晶铝硅合金凝固组织中的初生硅。

技术领域

本发明涉及有色合金加工成型技术领域，尤其是一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法。

背景技术

过共晶铝硅合金广泛应用于汽车、航空航天、船舶海洋、化学化工等领域。与其他常见的铝合金系相比，过共晶铝硅合金随着硅含量的增加，其初生硅尺寸逐渐增大，多呈现粗大板块状、棱角状。在外力作用下这种组织会产生严重的应力集中而形成裂纹，进一步割裂基体，使得合金的强度、塑性下降，尤其是合金的强韧性急剧降低，严重限制了过共晶铝硅合金的使用。因此，细化过共晶铝硅合金中的初生硅，提高过共晶铝硅合金的力学性能显得至关重要。

目前，对过共晶铝硅合金中初生硅的细化研究较多，主要有磷变质及其复合处理、其他微量合金元素作用、熔体热处理等等。工业上主要采用磷变质方法，在通过含磷中间合金变质处理后，可明显细化初生硅，初生硅的分布也更加均匀。在过共晶铝硅合金中添加稀土(RE)元素或微量合金元素Sr，Sb等，也可以抑制初生硅的生长，起到细化初生硅的作用。熔体热处理可以有效的改善和细化初生硅，在一定的保温时间和过热温度下也可有效细化晶粒，可以提高合金的硬度和强度及耐磨性。为了提高过共晶铝硅合金的综合力学性能，可以通过磷元素和稀土元素复合变质或磷变质和熔体热处理两者相结合来实现。但是含磷变质剂易反应生成有毒气体，对人体和环境产生危害，并且变质效果不太稳定。而稀土元素分离困难，且价格较高，一定程度上限制了其在工业生产中的应用。在熔体热处理过程中，容易发生过热温度过高或保温时间过长，引起初生硅尺寸严重粗化，反而降低其力学性能，采取变质处理和熔体热处理两者相结合不仅增加了繁琐的工业步骤，而且大大增加的工业生产的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种更为经济有效、绿色环保的利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用熔体循环过热消除过共晶铝硅合金中初生硅的方法，技术方案如下：首先在高于液相线温度665℃下熔炼Al-18Si过共晶铝硅合金并进行保温处理，然后将Al-18Si合金熔体分别在液相线以上温度和液相线温度之间进行1～5次熔体过热循环净化处理，最后将合金熔体在液相线以上温度下浇注到室温金属型中凝固，得到细小无初生硅的Al-18Si过共晶铝硅合金凝固组织。

优选地，Al-18Si过共晶铝硅合金的熔炼温度为750℃、保温时间为30分钟。

熔体循环过热净化处理时，Al-18Si过共晶铝硅合金熔体快速冷却至665℃保温30分钟，然后再快速升温至750℃，保温30分钟，此过程为一次熔体循环过热净化处理，熔体循环过热净化处理的次数为1-5次。

进一步地，将经过不同次数熔体循环过热净化处理的Al-18Si合金熔体在750℃下浇注到室温金属型中凝固。

本发明的有益效果是：本发明采用熔体循环过热的方式对Al-18Si过共晶铝硅合金熔体进行净化处理，可不断增加初生硅相的形核数量，使合金凝固组织中的初生硅相得以细化甚至消除。与传统的细化过共晶铝硅合金中初生硅的方法不同，本方法不需要加入合金变质剂，也不需要采用其他复杂的处理工艺，是一种操作简单、成本低廉、环保无污染的很有应用前景的消除过共晶铝硅合金凝固组织中初生硅的工艺方法。

附图说明