專利名稱：高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料及其制備的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共晶鋁硅合金鍛坯及其制備工藝，本發(fā)明特別涉及一種用于 制備汽車空調(diào)活塞或斜盤的高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料及其制備的工藝方 法。
背景技術(shù)：
汽車空調(diào)活塞及斜盤是空調(diào)壓縮機上的重要零件，工作時處在高溫高壓環(huán)境 中，承受著交變應(yīng)力，使用條件較為惡劣，因此對其抗拉強度和抗磨性能要求都 很高，同時還要求它要具有較低的熱膨脹系數(shù)。
過去，國內(nèi)外采用亞共晶鋁合金或稱鑄造鋁硅合金通過金屬型鑄造方法生產(chǎn) 這類零件，其坯料生產(chǎn)工藝為熔煉——鑄型預(yù)熱——澆注——去除澆口和冒口 ——噴砂處理，由于工件尺寸小，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且活塞兩端的截面最大，鑄 造組織粗大，易產(chǎn)生夾雜和氣孔等缺陷且不能添加更多的耐熱元素，導(dǎo)致其耐磨、 耐熱性能差，強度不夠高，不能滿足使用要求，因此限制了它在汽車工業(yè)中的廣 泛應(yīng)用。
近年來，國外一些廠家采用連鑄擠壓工藝生產(chǎn)棒料后進(jìn)行鍛造的工藝方法生 產(chǎn)優(yōu)質(zhì)活塞鍛件，其工藝為熔煉——連鑄——均勻化——下料——加熱——擠 壓——下料——加熱——鍛造，雖然其各項力學(xué)指標(biāo)和組織結(jié)構(gòu)均優(yōu)于鑄件，但
鑄造鋁合金的鍛坯生產(chǎn)工藝要求十分苛刻，擠壓后的棒料雖能滿足鍛造要求，但 加工成本很高，浪費了能源和原材料，工藝流程長。
另外，采用現(xiàn)有技術(shù)還難以實現(xiàn)將普通鑄造坯料鍛造成型的目的，因為普通 鑄造坯料冷卻速度慢，組織粗大，加之疏松縮孔等缺陷的存在，塑性很差，鍛造 的成品率低，即使能夠鍛造成型，強度及塑性指標(biāo)也往往達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種用于制備汽車空調(diào)活塞或斜盤的高強耐磨的共 晶鋁硅合金鍛坯材料，該鍛坯材料具有較高的力學(xué)性能，并且大大改善了坯料的 耐磨性。
雖然現(xiàn)有技術(shù)中已有不少鋁硅合金成分，但在合金的耐磨性和力學(xué)性能上都
有差距，為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，必須調(diào)整合金的成分和含量，要在保證A12Cu、 Mg2Si等強化相含量合適、分布合理的前提下，改善共晶硅的尺寸和形貌，增強材料的耐磨性，因此，合適的材料配方是實現(xiàn)本發(fā)明目的的必要條件。
本發(fā)明的這一目的通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種用于制備汽車空調(diào)活塞 或斜盤的高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料，所述共晶鋁硅合金中各成分的重量 百分比為Si: 11 12%、 Cu: 2.5 3.0%、 Mg: 0.7 0.8%、 Mn: 0.25 0.4%、 Fe: 0<w (Fe)《0.2%、 Zn: 0.15 0.25%、 Ni: 0.09 0.19%、 Ti: 0.09 0.28%、 Cr: 0.09 0.19%，其余為A1。
本發(fā)明用于制備汽車空調(diào)活塞或斜盤的高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的 優(yōu)選配方為Si: 11 12%、 Cu: 2.5 3.0%、 Mg: 0.7 0.8%、 Mn: 0.25 0.4%、 Fe: 0<w (Fe)《0.2%、 Zn: 0.15 0.25%、 Ni: 0.09 0.12%、 Ti: 0.09~0.22%、 Cr: 0.09 0.12%，其余為A1。
本發(fā)明中的鎳(Ni)元素本身在合金中除中和鐵生成Al9FeNi相外，還生成了 強化相Al7Cu4Ni，在時效過程中起沉淀硬化作用，起到提高共晶鋁硅合金高溫強度、 硬度的作用，從而改善材料的高溫強度和耐熱性，提高活塞等耐磨材料的性能， 但鎳含量過高在耐蝕性及熱導(dǎo)性方面會有不良的影響。
本發(fā)明中所述的鈦(Ti)元素加入鋁中可形成Al3Ti，與熔體產(chǎn)生包晶反應(yīng)成 為非自發(fā)核心，起細(xì)化鑄造組織和焊縫組織的作用，較細(xì)的鑄造組織是獲得較好 力學(xué)性能的基本保證。Ti產(chǎn)生包晶反應(yīng)的臨界含量約為0.15%，由于實際利用率 的原因，本發(fā)明將Ti元素的加入量的上限定為0.22^，以確保包晶反應(yīng)的效果。
本發(fā)明中加入鉻(Cr)元素，在鋁中形成(CrFe) Al7和(CrMn) Al 12等金屬間化合 物，阻礙再結(jié)晶的形核和長大過程，導(dǎo)致其擴散速度低，在鍛造過程中形成細(xì)小 的分散相的特性，以便抑制晶核的形成和長大、控制合金的顯微組織，對合金有 一定的強化作用，還能改善合金韌性和降低應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。但如果Cr含量 太多的話，則會與其它合金元素或雜質(zhì)如錳、鐵等形成粗大的中間金屬化合物， 降低成型性能，因此，Cr的含量也要適當(dāng)。
本發(fā)明選用合適的鎳鉻比例可使合金獲得較好的強度和高溫強度，并保證合 金的耐蝕性和韌性，而該兩元素的彌散沉淀相及金屬化合物顆粒，又能明顯地提 高合金組織的熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的之二是提供一種制備上述共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法， 制備能滿足汽車空調(diào)活塞或斜盤使用要求的高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料， 除了要有合適的成分外，還要有合格的組織才能夠達(dá)到耐磨性、強度、塑性的全面要求，工藝方法對合金組織的影響是十分關(guān)鍵的。
本發(fā)明的這一目的通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種制備高強耐磨的共晶鋁 硅合金鍛坯材料的工藝方法，它包括如下步驟
(1) 熔煉:熔煉時首先按所述配方比例將共晶鋁硅合金除Mg以外的原料加入熔 化爐進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔化；然后降溫加入Mg，待Mg完全熔化后 再加熱獲得熔煉金屬液；
(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入氬氣Ar進(jìn)行精煉，獲得精煉金屬 液；
(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；
(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，得到澆鑄金屬液；
(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到已預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中；
(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止排氣后，液態(tài)模鍛機先進(jìn)行加 壓，然后進(jìn)行保壓，保壓完成后開模頂出坯料。
本發(fā)明所述步驟(l)中熔煉時首先對共晶鋁硅合金除Mg以外的原料進(jìn)行熔煉
的溫度在730。C 75(TC范圍內(nèi)，然后降溫至715。C 725。C后加入Mg，待Mg完全熔 化后再加熱至73(TC 75(TC，獲得熔煉金屬液。
所述步驟(2)中通入Ar氣精煉的精煉時間為5 10分鐘。
所述步驟(3)中所述變質(zhì)劑為氟化鈉、氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: 1: l組成的復(fù)合變質(zhì)劑，所述變質(zhì)劑的加入重量為金屬液總重量的0.5 0.8%， 變質(zhì)時間為10 15分鐘。
所述步驟(5)中液態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為180 26(TC。
所述步驟(6)中鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止時間為3 10s，較佳的靜 止時間為3 6s;液態(tài)模鍛機的加壓速度為l 10mm/s ，較佳的加壓速度范圍是1 3mm/s，加壓壓力為50 120MPa，保壓時間為15 50s。
本發(fā)明根據(jù)提高熔煉后的合金材料凝固壓力可以提高冷卻速度，同時改變合 金的平衡相圖，既提高了合金的液相線溫度和共晶點成份的原理，采用的液態(tài)模 鍛工藝快速凝固除細(xì)化合金基體組織外，對硅相也有很強的細(xì)化作用，抑制硅相 的生長，改善硅相的形態(tài)和分布，使初晶硅由鑄造條件下的大塊多角形改變?yōu)榧?xì) 小粒狀,均勻分布在鋁基體上，對基體造成第二相彌散強化作用。
所述步驟(5)、 (6)采用的液態(tài)模鍛工藝是使鋁硅合金金屬液在高壓下凝固結(jié)晶的成型工藝，鋁硅合金金屬液在高壓力作用下結(jié)晶時，鋁硅合金的共晶溫度提高， 增大了結(jié)晶的過冷度，同時強化了熔體向模具的傳熱，使結(jié)晶組織細(xì)化，同時消 除了縮孔疏松等鑄造缺陷，提高了金屬坯料的強度和塑性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1) 本發(fā)明根據(jù)高壓凝固的技術(shù)特點，探索合適的合金元素的加入量及對合金性 能的影響，尤其是Cr、 Ni、 Ti三種重要合金成分，其加入含量對合金鍛坯材料的性 能具有決定性的重要作用，能有效地改善合金鍛坯材料高溫強度好和耐磨、耐熱、 耐蝕性能，同時還能改善合金的韌性和工藝性，使合金鍛坯材料具備能滿足汽車 空調(diào)活塞或斜盤工作要求的優(yōu)良的綜合性能。
2) 本發(fā)明采用液態(tài)模鍛工藝進(jìn)行鍛坯的生產(chǎn)，由于該種工藝的充填速度低，金 屬液流動平穩(wěn)，有利于排氣，不易產(chǎn)生巻氣現(xiàn)象，較易獲得無氣孔缺陷，組織致 密，晶粒細(xì)小，機械性能優(yōu)良的產(chǎn)品，因此制備出近共晶成份的高強耐磨鋁的鋁 硅合金坯料，工件鍛造后還可以直接進(jìn)行熱處理，從而能夠很好地滿足汽車空調(diào) 活塞或斜盤的使用要求。
3) 本發(fā)明成功地解決了工藝參數(shù)影響共晶鋁硅合金組織細(xì)化問題，典型組織特 征是在a固溶體基體條上，均勻地分布著細(xì)粒狀硅，合金共晶組織細(xì)化，使鍛坯獲 得較高的力學(xué)性能，共晶硅的細(xì)化或粒狀化，改善了材料的磨損特性，實現(xiàn)了共 晶成分鋁硅合金的鍛造生產(chǎn)。
4) 本發(fā)明的工藝技術(shù)將金屬液熔煉后直接液鍛成型，省去了連鑄、均勻化、下 料、加熱、擠壓等工藝，制坯工藝沒有廢料，降低了能源消耗和材料消耗，甚至 節(jié)省了下料費用和消耗，大大減低了成本。
5) 本發(fā)明工藝簡單、流程短、能耗低，生產(chǎn)成本低、設(shè)備投資小，通用性好， 易于推廣。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是普通鑄造鋁硅合金的斷口圖2是本發(fā)明實施例1的液態(tài)模鍛鋁硅合金的斷口圖3是普通鑄造鋁硅合金合金的顯微組織圖4是本發(fā)明實施例1的液態(tài)模鍛鋁硅合金的顯微組織圖。
具體實施方式
實施例一
一種用于制備汽車空調(diào)活塞或斜盤的高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料，其 各原料的重量百分比為Si: 11%、 Cu: 2.5%、 Mg: 0.7%、 Mn: 0.25。/q、 Fe: 0.1%、 Zn: 0.15%、 Ni: 0.09%、 Ti: 0.09%、 Cr: 0.09%，其余為Al。通過以下的工藝方
法制備成制備汽車空調(diào)活塞或斜盤的高強耐磨的鍛坯材料
一種制備高強耐磨的共晶鋁硅合金坯料的工藝方法，它包括如下步驟
(1) 熔煉熔煉時首先將Si、 Cu、 Mn、 Fe、 Zn、 Ni、 Ti、 Cr和Al在熔煉溫度 為740'C進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔化；然后降溫至72(TC后加入Mg，待Mg完 全熔化后再加熱至74(TC，獲得熔煉金屬液；
(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入Ar氣精煉5分鐘，獲得精煉金屬
液；
(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；
(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為氟化鈉、
氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: 1: 1組成的復(fù)合變質(zhì)劑，變質(zhì)劑的加 入重量為金屬液總重量的0.8%，變質(zhì)時間為10分鐘，得到澆鑄金屬液；
(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到經(jīng)預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中，其中液
態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為240'C，用噴燈加熱，用噴槍噴涂一層水基石墨脫模劑，干 燥待用；
(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止4s秒排氣，讓金屬液中的氣體 逸出，排氣后，液態(tài)模鍛機在液態(tài)控制系統(tǒng)作用下推動加壓沖頭快速下行，在距 離金屬液液面6mm時轉(zhuǎn)入慢速加壓下行，以2mm/s的速度合模加壓，加壓壓力 為lOOMPa，然后進(jìn)行保壓，保壓時間為30s，保壓完成后開模頂出坯料，即得到 鍛造所需的鍛坯。
實施例二
一種制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法，它包括如下步驟 (l)熔煉將共晶鋁硅合金原料加入熔化爐進(jìn)行熔煉，其中共晶鋁硅合金中各
原料的重量百分比為Si: 12%、 Cu: 2.8%、 Mg: 0.75°/。、 Mn: 0.3%、 Fe: 0.2%、 Zn: 0.22%、 Ni: 0.1%、 Ti: 0.15%、 Cr: 0.1%，其余為Al，熔煉時首先將Si、 Cu、Mn、 Fe、 Zn、 Ni、 Ti和Al在熔煉溫度為74(TC進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔化；然 后降溫至72(TC后加入Mg,待Mg完全熔化后再加熱至740°C ，獲得熔煉金屬液；
(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入Ar氣精煉8分鐘，獲得精煉金屬
液；
(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；
(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為氟化鈉、
氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: 1: 1組成的復(fù)合變質(zhì)劑，變質(zhì)劑的加 入重量為金屬液總重量的0.6%，變質(zhì)時間為12分鐘，得到澆鑄金屬液；
(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到經(jīng)預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中，其中液
態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為22(TC，用噴燈加熱，用噴槍噴涂一層水基石墨脫模劑，干 燥待用；
(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止3s秒排氣，讓金屬液中的氣體 逸出，排氣后，液態(tài)模鍛機在液態(tài)控制系統(tǒng)作用下推動加壓沖頭快速下行，在距 離金屬液液面8mm時轉(zhuǎn)入慢速加壓下行，以lmm/s的速度合模加壓，加壓壓力 為100MPa，然后進(jìn)行保壓，保壓時間為25s，保壓完成后開模頂出坯料，即得到 鍛造所需的鍛坯。
實施例三
一種制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法，它包括如下步驟
(1) 熔煉將共晶鋁硅合金原料加入熔化爐進(jìn)行熔煉，其中共晶鋁硅合金中各
原料的重量百分比為Si: 11%、 Cu: 3%、 Mg: 0.7%、 Mn: 0.35%、 Fe: 0.15%、 Zn: 0.2%、 Ni: 0.12%、 Ti: 0.22%， Cr: 0.12%，其余為Al，熔煉時首先將Si、 Cu、 Mn、 Fe、 Zn、 Ni、 Ti和Al在熔煉溫度為74(TC進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔 化；然后降溫至72(TC后加入Mg，待Mg完全熔化后再加熱至74(TC，獲得熔煉 金屬液；
(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入Ar氣精煉10分鐘，獲得精煉金 屬液；
(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；
(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為氟化鈉、 氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: h l組成的復(fù)合變質(zhì)劑，變質(zhì)劑的加變質(zhì)時間為15分鐘，得到澆鑄金屬液；
(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到經(jīng)預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中，其中液 態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為22(TC,用加熱棒加熱，用噴槍噴涂一層水基石墨脫模劑， 干燥待用；
(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止6s秒排氣，讓金屬液中的氣體
逸出，排氣后，液態(tài)模鍛機在液態(tài)控制系統(tǒng)作用下推動加壓沖頭快速下行，在距
離金屬液液面8mm時轉(zhuǎn)入慢速加壓下行，以3mm/s的速度合模加壓，加壓壓力 為120MPa，然后進(jìn)行保壓，保壓時間為40s，保壓完成后開模頂出坯料，即得到 鍛造所需的鍛坯。
實施例四
一種制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法，它包括如下步驟-
(1) 熔煉將共晶鋁硅合金原料加入熔化爐進(jìn)行熔煉，其中共晶鋁硅合金中各
原料的重量百分比為Si: 12%、 Cu: 3%、 Mg: 0.8%、 Mn: 0.4%、 Fe: 0.2%、 Zn: 0.25%、 Ni: 0.15%、 Ti: 0.25%、 Cr: 0.15%，其余為Al，熔煉時首先將Si、 Cu、 Mn、 Fe、 Zn、 Ni、 Ti和Al在熔煉溫度為73(TC進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔 化；然后降溫至715'C后加入Mg，待Mg完全熔化后再加熱至730°C°C，獲得熔 煉金屬液；(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入Ar氣精煉5分鐘，獲得精煉金屬
液；
(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；
(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為氟化鈉、 氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: 1: 1組成的復(fù)合變質(zhì)劑，變質(zhì)劑的加 入重量為金屬液總重量的0.5%,變質(zhì)時間為10分鐘，得到澆鑄金屬液；
(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到經(jīng)預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中，其中液 態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為180°C，用加熱棒加熱，用噴槍噴涂一層水基石墨脫模劑， 干燥待用；
(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止3s秒排氣，讓金屬液中的氣體 逸出，排氣后，液態(tài)模鍛機在液態(tài)控制系統(tǒng)作用下推動加壓沖頭快速下行，在距 離金屬液液面6mm時轉(zhuǎn)入慢速加壓下行，以lmm/s的速度合模加壓，加壓壓力為50MPa，然后進(jìn)行保壓，保壓時間為50s，保壓完成后開模頂出坯料，即得到鍛造 所需的鍛坯。
實施例五
一種制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法，它包括如下步驟
(1) 熔煉將共晶鋁硅合金原料加入熔化爐進(jìn)行熔煉，其中共晶鋁硅合金中各
原料的重量百分比為Si: 11%、 Cu: 2.5%、 Mg: 0.7%、 Mn: 0.25%、 Fe: 0.1%、 Zn: 0.15%、 Ni: 0.16%、 Ti: 0.26%、 Cr: 0.16%，其余為Al，熔煉時首先將Si、 Cu、 Mn、 Fe、 Zn、 Ni、 Ti和Al在熔煉溫度為740"C進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔 化；然后降溫至72(TC后加入Mg，待Mg完全熔化后再加熱至740°C，獲得熔煉 金屬液；
(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入Ar氣精煉8分鐘，獲得精煉金屬
液；
(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；
(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為氟化鈉、 氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: 1: 1組成的復(fù)合變質(zhì)劑，變質(zhì)劑的加 入重量為金屬液總重量的0.6%，變質(zhì)時間為12分鐘，得到澆鑄金屬液；
(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到經(jīng)預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中，其中液 態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為200'C，用噴燈加熱，用噴槍噴涂一層水基石墨脫模劑，干 燥待用；
(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止5s秒排氣，讓金屬液中的氣體 逸出，排氣后，液態(tài)模鍛機在液態(tài)控制系統(tǒng)作用下推動加壓沖頭快速下行，在距 離金屬液液面7mm時轉(zhuǎn)入慢速加壓下行，以2mm/s的速度合模加壓，加壓壓力為 75MPa，然后進(jìn)行保壓，保壓時間為35s，保壓完成后開模頂出坯料，即得到鍛造 所需的鍛坯。
實施例六
一種制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法，它包括如下步驟 (l)熔煉將共晶鋁硅合金原料加入熔化爐進(jìn)行熔煉，其中共晶鋁硅合金中各
原料的重量百分比為Si: 12%、 Cu: 3%、 Mg: 0.8%、 Mn: 0.4%、 Fe: 0.2%、 Zn: 0.25%、 Ni: 0.19%、 Ti: 0.28%、 Cr: 0.19%，其余為Al，熔煉時首先將Si、Cu、 Mn、 Fe、 Zn、 Ni、 Ti和Al在熔煉溫度為750。C進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔 化；然后降溫至725'C后加入Mg,待Mg完全熔化后再加熱至75CTC，獲得熔煉 金屬液；
(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入Ar氣精煉10分鐘，獲得精煉金 屬液；
(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；
(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)劑為氟化鈉、 氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: 1: 1組成的復(fù)合變質(zhì)劑，變質(zhì)劑的加 入重量為金屬液總重量的0.8%，變質(zhì)時間為15分鐘，得到澆鑄金屬液；
(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到經(jīng)預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中，其中液
態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為26(TC，用加熱棒加熱，用噴槍噴涂一層水基石墨脫模劑，
干燥待用；
(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止6s秒排氣，讓金屬液中的氣體 逸出，排氣后，液態(tài)模鍛機在液態(tài)控制系統(tǒng)作用下推動加壓沖頭快速下行，在距 離金屬液液面8mm時轉(zhuǎn)入慢速加壓下行，以3mm/s的速度合模加壓，加壓壓力為 lOOMPa，然后進(jìn)行保壓，保壓時間為15s，保壓完成后開模頂出坯料，即得到鍛 造所需的鍛坯。
權(quán)利要求
1、一種高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料，其特征在于所述共晶鋁硅合金中各成分的重量百分比為Si11～12％、Cu2.5～3.0％、Mg0.7～0.8％、Mn0.25～0.4％、Fe0＜w(Fe)≤0.2％、Zn0.15～0.25％、Ni0.09～0.19％、Ti0.09～0.28％、Cr0.09～0.19％，其余為Al。
2、 一種高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料，其特征在于Si: 11 12%、 Cu:2.5 3,0%、 Mg: 0.7 0.8%、 Mn: 0.25 0.4%、 Fe: 0<w (Fe)《0.2%、 Zn: 0.15 0.25%、 Ni: 0.09 0.12%、 Ti: 0.09 0.22%、 Cr: 0.09 0.12%，其余為Al。
3、 一種制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法，其特征在于它包括如下步驟(1) 熔煉:熔煉時首先按所述配方比例將共晶鋁硅合金除Mg以外的原料加入熔化爐進(jìn)行熔煉，直至原料全部熔化；然后降溫加入Mg，待Mg完全熔化后 再加熱獲得熔煉金屬液；(2) 精煉向步驟(l)獲得的熔煉金屬液中通入氬氣Ar進(jìn)行精煉，獲得精煉金屬 液；(3) 除渣將步驟(2)獲得的精煉金屬液進(jìn)行除渣處理；(4) 變質(zhì)向步驟(3)獲得的金屬液加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，得到澆鑄金屬液；(5) 澆鑄將步驟(4)獲得的澆鑄金屬液澆鑄到已預(yù)熱的液態(tài)模鍛機中；(6) 成型鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止排氣后，液態(tài)模鍛機先進(jìn)行加 壓，然后進(jìn)行保壓，保壓完成后開模頂出坯料。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法，其特 征在于所述步驟(l)中熔煉時首先對共晶鋁硅合金除Mg以外的原料進(jìn)行熔煉的溫度在730。C 750。C范圍內(nèi)，然后降溫至715°0 725°。后加入Mg，待Mg完全 熔化后再加熱至730'C 75(TC，獲得熔煉金屬液。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法， 其特征在于所述步驟(2)中通入Ar氣精煉的精煉時間為5 10分鐘。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法， 其特征在于所述步驟(3)中所述變質(zhì)劑為氟化鈉、氯化鈉、氯化鉀、冰晶石按質(zhì)量比為3: 5: 1: 1組成的復(fù)合變質(zhì)劑，所述變質(zhì)劑的加入重量為金屬液總重量的 0.5 0.8%，變質(zhì)時間為10 15分鐘。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法， 其特征在于所述步驟(5)中液態(tài)模鍛機的預(yù)熱溫度為180 26(TC。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述制備高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料的工藝方法， 其特征在于所述步驟(6)中鋁硅合金金屬液在液態(tài)模鍛機中靜止時間為3 10s， 較佳的靜止時間為3 6s;液態(tài)模鍛機的加壓速度為l 10mm/s ，較佳的加壓速度 范圍是l 3mm/s，加壓壓力為50 120MPa，保壓時間為15 50s。
全文摘要
本發(fā)明公開了高強耐磨的共晶鋁硅合金鍛坯材料及其制備方法，所述共晶鋁硅合金中各成分的重量百分比為Si11～12％、Cu2.5～3.0％、Mg0.7～0.8％、Mn0.25～0.4％、Fe0＜w(Fe)≤0.2％、Zn0.15～0.25％、Ni0.09～0.19％、Ti0.09～0.28％、Cr0.09～0.19％，其余為Al。本發(fā)明在合金原料熔煉和精煉后采用的液態(tài)模鍛工藝進(jìn)行鍛坯的生產(chǎn)，成功地解決了工藝參數(shù)影響共晶鋁硅合金組織細(xì)化問題，使鍛坯獲得較高的力學(xué)性能，共晶硅的細(xì)化或粒狀化，改善了材料的磨損特性，制備出近共晶成份的高強耐磨鋁的鋁硅合金坯料。
文檔編號B22D27/09GK101538667SQ20091013437
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者張廣安, 許忠倉 申請人:中山市三豐金屬鍛造有限公司