專利名稱：過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法，確切地說是在普通熔鑄條件下過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法，屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。采用本方法制備的過共晶鋁鐵基合金主要應(yīng)用在汽車、機(jī)器制造、航空和電子等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
過共晶Al-Fe合金具有很好的耐熱、耐磨和抗腐蝕性能，同時(shí)該合金仍具有密度小的特點(diǎn)，因而開發(fā)出高性能Al-Fe合金具有誘人的前景。但在普通熔鑄條件下，過共晶Al-Fe合金中Al3Fe相呈粗大針片狀，嚴(yán)重割裂基體，導(dǎo)致合金力學(xué)性能很差，在很大程度上限制了該類合金的發(fā)展。據(jù)日本《金屬學(xué)報(bào)》報(bào)道，住友電業(yè)公司采用急冷凝固粉末冶金法研制的351合金(Al-8Fe-2Zr-2Mo)和352合金(Al-8Fe-2Cr-2Mo)有很好的高溫性能，在300℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度大于300MPa，超過2219合金的一倍多。在這些合金中，有棒狀的Al3(Fe，Cr，Mo，Zr)和球狀的Al6(Fe，Cr，Mo，Zr)析出物，它們細(xì)小、均勻地分布在合金基體中，熱穩(wěn)定性很高，因而這些合金的耐磨性和高溫性能好；取得專利的Sumi ALTOUGH521(Al-5Zn-5Fe)中，富鐵相質(zhì)點(diǎn)非常細(xì)小，在1μm以下，且分布均勻，該合金不但有高的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)抗疲勞強(qiáng)度也很高。
但是，與普通熔鑄工藝相比，采用快速凝固制粉和粉末冶金的方法工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，設(shè)備費(fèi)用和零件成本高，同時(shí)零件的重量和結(jié)構(gòu)也受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種工藝簡單的過共晶鋁鐵基合金的組織細(xì)化與制備方法。該方法的技術(shù)關(guān)鍵是在普通熔鑄條件下過共晶Al-Fe基合金液爐前處理時(shí)，通過加入微量的復(fù)合稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，使合金初生富鐵相由粗大針片狀變?yōu)榧?xì)小顆粒狀，初生富鐵相的粒徑可達(dá)2μm以下。
具體工藝步驟如下1、制備中間合金，以工業(yè)純鋁和工業(yè)純鐵為原料，中頻感應(yīng)電爐熔煉，熔煉溫度1300℃-1350℃，用占爐料總量0.2％-0.4％的C2CL6精煉合金液5～8min，保溫4～6min，扒渣、澆注。
2、分別用工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋅及步驟1制得的Al-20％Fe中間合金配制Al-(5％-8％)Fe和Al-5％Fe-5％Zn合金。
3、采用高溫電阻坩堝爐熔煉步驟2配制的合金，熔煉溫度1000℃-1150℃，熔劑保護(hù)熔煉，合金熔化后用占爐料總量0.2％-0.4％的C2CL6精煉合金液5～8min，保溫4～6min。
4、爐前加入0.01-1.5％的復(fù)合稀土變質(zhì)劑，攪拌均勻，保溫5-15min后，扒渣、澆注。
5、可采用金屬型鑄造和擠壓鑄造等鑄造方法成型。
本發(fā)明解決了在普通熔鑄條件下，過共晶鋁鐵合金中初生富鐵相對基體嚴(yán)重割裂的技術(shù)難題，使合金的力學(xué)性能提高和耐磨性增強(qiáng)，充分發(fā)揮該合金系的耐高溫性能，具有工藝簡單、生產(chǎn)周期短、設(shè)備費(fèi)用和零件成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。采用本方法制備的過共晶鋁鐵基合金可應(yīng)用在汽車、機(jī)器制造、航空和電子等技術(shù)領(lǐng)域。主要用于制造壓縮機(jī)葉片、轉(zhuǎn)子、殼蓋，汽缸襯套、活塞，各種航空航天器零部件，錄象機(jī)鼓、各種齒輪與軸，滑輪，集成電路基板、散熱裝置等。其市場應(yīng)用前景廣闊，對于現(xiàn)有的鑄造車間只要稍加技術(shù)改造即可。


圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
圖2是用復(fù)合稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理后Al-(5％-8％)Fe合金的顯微組織圖。
圖3是用復(fù)合稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理后Al-5％Fe-5％Zn合金的顯微組織圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參照附圖1-3，過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法，該方法的技術(shù)關(guān)鍵是在普通熔鑄條件下，過共晶Al-Fe基合金液爐前處理時(shí)，通過加入微量的復(fù)合稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，使合金初生富鐵相由粗大針片狀變?yōu)榧?xì)小顆粒狀，初生富鐵相的粒徑可達(dá)2μm以下。
其制備方法是通過下述工藝步驟實(shí)現(xiàn)的具體工藝步驟如下1、制備中間合金，以工業(yè)純鋁和工業(yè)純鐵為原料，中頻感應(yīng)電爐熔煉，熔煉溫度1300℃-1350℃，用占爐料總量0.2％-0.4％的C2CL6精煉合金液5～8min，保溫4～6min，扒渣、澆注。
2、分別用工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋅及步驟1制得的Al-20％Fe中間合金配制Al-(5％-8％)Fe和Al-5％Fe-5％Zn合金。
3、采用高溫電阻坩堝爐熔煉步驟2配制的合金，熔煉溫度1000℃-1150℃，熔劑保護(hù)熔煉，合金熔化后用占爐料總量0.2％-0.4％的C2CL6精煉合金液5～8min，保溫4～6min。
4、爐前加入0.01-1.5％的復(fù)合稀土變質(zhì)劑，攪拌均勻，保溫5-15min后，扒渣、澆注。
5、可采用金屬型鑄造和擠壓鑄造等鑄造方法成型。
所述熔劑的配方為40％KCl+40％NaCl+20％CaF2。
所述復(fù)合稀土變質(zhì)劑的配方Y(jié)(釔)0-100％，余量為混合稀土。
權(quán)利要求
1.過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法，其特征是在普通熔鑄條件下，過共晶Al-Fe基合金液爐前處理時(shí)，通過加入微量的復(fù)合稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，使合金初生富鐵相由粗大針片狀變?yōu)榧?xì)小顆粒狀，初生富鐵相的粒徑可達(dá)2μm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法，其特征是通過下述工藝步驟實(shí)現(xiàn)(1)制備中間合金，以工業(yè)純鋁和工業(yè)純鐵為原料，中頻感應(yīng)電爐熔煉，熔煉溫度1300℃-1350℃，用占爐料總量0.2％-0.4％的C2CL6精煉合金液5～8min，保溫4～6min，扒渣、澆注；(2)分別用工業(yè)純鋁、工業(yè)純鋅及步驟1制得的Al-20％Fe中間合金配制Al-(5％-8％)Fe和Al-5％Fe-5％Zn合金；(3)采用高溫電阻坩堝爐熔煉步驟2配制的合金，熔煉溫度1000℃-1150℃，熔劑保護(hù)熔煉，合金熔化后用占爐料總量0.2％-0.4％的C2CL6精煉合金液5～8min，保溫4～6min；(4)爐前加入0.01-1.5％的復(fù)合稀土元素，攪拌均勻，保溫5-15min后，扒渣、澆注；(5)可采用金屬型鑄造和擠壓鑄造等鑄造方法成型。
3.如權(quán)利要求1所述的過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法，其特征是所述復(fù)合稀土變質(zhì)劑的配方Y(jié)(釔)0-100％，余量為混合稀土。
全文摘要
過共晶鋁鐵合金的組織細(xì)化與制備方法，該方法的技術(shù)關(guān)鍵是在普通熔鑄條件下，過共晶Al－Fe基合金液爐前處理時(shí)，通過加入微量的復(fù)合稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，使合金初生富鐵相由粗大針片狀變?yōu)榧?xì)小顆粒狀，初生富鐵相的粒徑可達(dá)2μm以下。本發(fā)明解決了在普通熔鑄條件下，過共晶鋁鐵合金中初生富鐵相對基體嚴(yán)重割裂的技術(shù)難題，使合金的力學(xué)性能提高和耐磨性增強(qiáng)，充分發(fā)揮該合金系的耐高溫性能。具有工藝簡單、生產(chǎn)周期短、設(shè)備費(fèi)用和零件成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。采用本方法制備的過共晶鋁鐵基合金可應(yīng)用在汽車、機(jī)器制造、航空和電子等技術(shù)領(lǐng)域。其市場應(yīng)用前景廣闊，對于現(xiàn)有的鑄造車間只要稍加技術(shù)改造即可。
文檔編號(hào)C22C21/00GK1904100SQ200610047388
公開日2007年1月31日 申請日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者趙玉華, 杜興蒿, 張利, 武保林, 王洪順 申請人:沈陽航空工業(yè)學(xué)院