專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型高硅鋁合金材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型高硅鋁合金材料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在鋁合金中加入較高含量的硅，形成高硅合金，該種材料具有密度小，熱膨脹系數(shù)小，耐磨性好，延伸性能強(qiáng)，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外逐漸受到航空、航天、汽車(chē)、壓縮機(jī)等行業(yè)的青睞和重視。但是合金中由于Si含量較高，不進(jìn)行變質(zhì)處理時(shí)，鑄錠中易形成較嚴(yán)重的初生硅聚集現(xiàn)象，會(huì)降低合金的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。因此，必須對(duì)合金進(jìn)行變質(zhì)處理，對(duì)比文件CN1120598A，
公開(kāi)日1996年4月16日，公開(kāi)了一種高硅鋁合金的變質(zhì)處理方法，加入復(fù)合Na鹽變質(zhì)劑進(jìn)行處理，可使鑄錠的伸長(zhǎng)率從未變質(zhì)的平均2.6％提高到4.9％-5.6％，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)砂型鑄造具有較好的變質(zhì)作用，對(duì)含有Sb且冷卻速度較大的立式半連續(xù)水冷鑄造，其效果不佳，主要是Sb形成了粗的金屬間化合物、影響變質(zhì)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型高硅鋁合金材料及其生產(chǎn)方法，以改善高硅鋁合金的組織形態(tài)，有效地提高了鋁合金的力學(xué)性能。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是合金的元素組成為(重量百分比)Si10～12，Cu2.5～3.5，F(xiàn)e0.11～0.25，Mg0.4～0.6，Mn0.35～0.64，Sb0.10～0.20，Zn≤0.25，Cr≤0.10，Ti＜0.05，Ni＜0.05其它雜質(zhì)單個(gè)≤0.05，合計(jì)≤0.15，Al為余量。
生產(chǎn)方法是原料配好后進(jìn)行熔煉，當(dāng)熔煉溫度達(dá)到700～750℃時(shí)，按原料總量的0.02％～0.05％加入金屬Zr變質(zhì)劑，再在710～720℃條件下鑄造，鑄造時(shí)鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進(jìn)行均勻化退火，退火后擠壓，擠壓后的管材進(jìn)行淬火，淬火溫度為520±3℃，保溫時(shí)間為2h，管材淬火后要立即進(jìn)行輥式矯直，然后取樣、切成品和人工時(shí)效，時(shí)效溫度為160±5，保溫時(shí)間為4h。
為了使高硅鋁合金的硅元素能充分與其他合金均勻的融合，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，確定使用Zr作為變質(zhì)劑，當(dāng)熔煉溫度達(dá)到700～750℃時(shí)，進(jìn)行最后一次吹渣后，按總量的0.02％～0.05％加入金屬Zr變質(zhì)劑，熔化后的金屬Zr與Al結(jié)合生成新的Al3Zr分子，Al3Zr初晶尺寸小，彌散分布，大大增加了合金的結(jié)晶核心，阻止了合金中初晶硅與共晶硅的過(guò)度長(zhǎng)大，并使其得以彌散分布，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)化鑄造顆粒，減少共晶硅的產(chǎn)生。
通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明Zr元素細(xì)化高硅鋁合金鑄造組織的作用比其它添加劑的效果都要好，且可以細(xì)化加工組織，阻止加工及熱處理過(guò)程中晶粒的再長(zhǎng)大，是一種理想的變質(zhì)劑，特別對(duì)含有Sb且冷卻速度較大的立式半連續(xù)水冷鑄造，效果更佳，但同時(shí)還應(yīng)注意在鑄造時(shí)，因底部應(yīng)力較大，必須進(jìn)行鋪底處理，因結(jié)晶時(shí)放熱較多，鑄造水壓要適當(dāng)，否則易產(chǎn)生漏鋁現(xiàn)象，同時(shí)要控制冷隔深度，防止產(chǎn)生橫裂。鑄造前用N2-Cl2氣體進(jìn)行精煉以降低鋁熔體含氣量，管材淬火后要立即進(jìn)行輥式矯直，否則，停放時(shí)間長(zhǎng)，輥矯時(shí)易產(chǎn)生裂紋。
經(jīng)過(guò)我們一年多的試制，該材料終于試制成功，在外形尺寸及偏差方面，標(biāo)準(zhǔn)要求為外徑φ1060+2.7mm，內(nèi)徑φ82-2.70mm，實(shí)測(cè)外徑φ107.8-108.2mm，內(nèi)徑φ81-81.3mm；在管材表面質(zhì)量和其它方面，達(dá)到了GB/T4437.1-2000標(biāo)準(zhǔn)的要求。并且從性能及元素成份配比上都超過(guò)了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)材料的要求，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外該種材料的空白。
表1管材力學(xué)性能檢測(cè)一覽表

表2現(xiàn)已生產(chǎn)的管材材質(zhì)狀態(tài)一覽表

表2是按本發(fā)明的方法實(shí)際生產(chǎn)出的高硅鋁合金管材材質(zhì)狀態(tài)表


圖1是對(duì)比文件未經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖。
圖2是對(duì)比文件經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖。
圖3是本發(fā)明經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖。
圖4是本發(fā)明經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金管材顯微組織照片圖。
具體實(shí)施例實(shí)施例1爐批號(hào)447-3，合金的元素組成為(重量百分比)Si11.39，Cu2.87，F(xiàn)e0.25，Mg0.48，Mn0.50，Sb0.14，Zn≤0.25，Cr≤0.10，Ti＜0.05，Ni＜0.05其它雜質(zhì)單個(gè)≤0.05，合計(jì)≤0.15，余量的Al和少量其它雜質(zhì)。
生產(chǎn)方法為原料配好后進(jìn)行熔煉，當(dāng)熔煉溫度達(dá)到700～750℃時(shí)，按原料總量的0.028％加入金屬Zr變質(zhì)劑，再在710～720℃條件下鑄造，鑄造時(shí)鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進(jìn)行均勻化退火，退火后擠壓，擠壓后的管材進(jìn)行淬火，淬火溫度為520±3℃，保溫時(shí)間為2h，管材淬火后要立即進(jìn)行輥式矯直，然后取樣、切成品和人工時(shí)效，時(shí)效溫度為160±5，保溫時(shí)間為4h。
實(shí)施例2爐批號(hào)4511合金的元素組成為(重量百分比)Si10.35，Cu2.86，F(xiàn)e0.21，Mg0.54，Mn0.45，Sb0.14，Zn≤0.25，Cr≤0.10，Ti＜0.05，Ni＜0.05其它雜質(zhì)單個(gè)≤0.05，合計(jì)≤0.15，余量的Al和少量其它雜質(zhì)。
生產(chǎn)方法為原料配好后進(jìn)行熔煉，當(dāng)熔煉溫度達(dá)到700～750℃時(shí)，按原料總量的0.034％加入金屬Zr變質(zhì)劑，再在710～720℃條件下鑄造，鑄造時(shí)鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進(jìn)行均勻化退火，退火后擠壓，擠壓后的管材進(jìn)行淬火，淬火溫度為520±3℃，保溫時(shí)間為2h，管材淬火后要立即進(jìn)行輥式矯直，然后取樣、切成品和人工時(shí)效，時(shí)效溫度為160±5，保溫時(shí)間為4h。
實(shí)施例3爐批號(hào)4509，合金的元素組成為(重量百分比)Si10.83，Cu2.73，F(xiàn)e0.20，Mg0.49，Mn0.43，Sb0.15，Zn≤0.25，Cr≤0.10，Ti＜0.05，Ni＜0.05其它雜質(zhì)單個(gè)≤0.05，合計(jì)≤0.15，余量的Al和少量其它雜質(zhì)。
生產(chǎn)方法為原料配好后進(jìn)行熔煉，當(dāng)熔煉溫度達(dá)到700～750℃時(shí)，按原料總量的0.046％加入金屬Zr變質(zhì)劑，再在710～720℃條件下鑄造，鑄造時(shí)鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進(jìn)行均勻化退火，退火后擠壓，擠壓后的管材進(jìn)行淬火，淬火溫度為520±3℃，保溫時(shí)間為2h，管材淬火后要立即進(jìn)行輥式矯直，然后取樣、切成品和人工時(shí)效，時(shí)效溫度為160±5，保溫時(shí)間為4h。
圖1是未經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖，圖2是對(duì)比文件經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖，圖3是本發(fā)明經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖，圖4是本發(fā)明經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理的高硅鋁合金管材顯微組織照片圖，將4張圖進(jìn)行對(duì)比，可以看出本發(fā)明的鑄錠顆粒細(xì)化程度好，共晶硅少，且彌散分布。
權(quán)利要求
1.一種新型高硅鋁合金材料，其特征在于合金的元素組成為(重量百分比)Si10～12，Cu2.5～3.5，F(xiàn)e0.11～0.25，Mg0.4～0.6，Mn0.35～0.64，Sb0.10～0.20，Zn≤0.25，Cr≤0.10，Ti＜0.05，Ni＜0.05其它雜質(zhì)單個(gè)≤0.05，合計(jì)≤0.15，余量的Al和少量其它雜質(zhì)。
2.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述高硅鋁合金材料的方法，其特征在于原料配好后進(jìn)行熔煉，當(dāng)熔煉溫度達(dá)到700～750℃時(shí)，按原料總量的0.02％～0.05％加入金屬Zr變質(zhì)劑，再在710～720℃條件下鑄造，鑄造時(shí)鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進(jìn)行均勻化退火，退火后擠壓，擠壓后的管材進(jìn)行淬火，淬火溫度為520±3℃，保溫時(shí)間為2h，管材淬火后要立即進(jìn)行輥式矯直，然后取樣、切成品和人工時(shí)效，時(shí)效溫度為160±5，保溫時(shí)間為4h。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型高硅鋁合金材料及其生產(chǎn)方法，合金的重量百分比組成控制在Si10～12，Cu2.5～3.5，Mg0.4～0.6，F(xiàn)e0.11～0.25，Mn0.35～0.64，Sb0.10～0.20，Zn≤0.25，Cr≤0.10，Ti＜0.05，Ni＜0.05其它雜質(zhì)單個(gè)≤0.05，合計(jì)≤0.15，余量的Al和少量其它雜質(zhì)。生產(chǎn)方法為原料配好后進(jìn)行熔煉，當(dāng)熔煉溫度達(dá)到700～750℃時(shí)，按原料總量的0.02％～0.05％加入金屬Zr變質(zhì)劑，再在710～720℃條件下鑄造，鑄造時(shí)鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進(jìn)行均勻化退火，退火后擠壓，擠壓后的管材進(jìn)行淬火，管材淬火后要立即進(jìn)行輥式矯直，然后取樣、切成品和人工時(shí)效。
文檔編號(hào)C22C21/02GK1542151SQ20031010590
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者薛元良 申請(qǐng)人:薛元良