專利名稱：一種細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有色金屬鑄造的方法，尤其是一種細(xì)化鋁硅合金組織的方法。
背景技術(shù)：
鋁硅合金密度比較低，但強(qiáng)度比較好，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性和抗蝕性，具有較好的力學(xué)性能，工業(yè)上廣泛使用，使用量僅次于鋼。
由于共晶硅以粗大的針片狀形態(tài)和條狀形態(tài)出現(xiàn)，初晶硅為粗大的多角形塊狀和條狀，粗大的硅相嚴(yán)重割裂基體，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低了合金的強(qiáng)度和塑性，不利于鋁硅合金的實(shí)際使用與推廣。對(duì)于硅鋁合金所面臨的問題，需要對(duì)其進(jìn)行處理來提升性能。提高合金性能常見的方法有熔體過熱法，固溶處理，變質(zhì)處理等。
提升鋁合金硬度時(shí)常運(yùn)用熔體過熱的方法。熔體過熱法即將合金熔體加熱到大大超過常規(guī)熔煉溫度的某一溫度以達(dá)到細(xì)化其凝固組織的目的。但其工藝方法的不足在于，過熱溫度的選取存在盲目性，因此硅晶體的細(xì)化程度有限；采用固溶處理時(shí)由于熔煉組織凝固的非平衡結(jié)晶相以及加工過程中雜質(zhì)元素的進(jìn)入，會(huì)使鑄態(tài)組織含有大量的粗大共晶相，這些粗大相只有小部分在均勻化處理過程中溶入基體組織，仍有很大一部分殘留在晶界以及晶粒內(nèi)。雖然在后續(xù)的變形加工過程中會(huì)使部分粗大相碎化，但是殘留相將沿軋制方向分布，嚴(yán)重影響材料最終的組織性能；采用變質(zhì)處理后，合金的強(qiáng)度雖然能夠得到提高，但加入變質(zhì)劑后會(huì)引入其它雜質(zhì)元素，影響合金的純凈度和性能，且變質(zhì)物往往對(duì)生產(chǎn)及社會(huì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述方法中所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無需后續(xù)熱處理的低溫直接澆注的細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的方法；本發(fā)明所需的條件簡單，操作的工藝便利，對(duì)合金組織細(xì)化的效果良好。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣得以實(shí)現(xiàn)的一種細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的方法，其特點(diǎn)是它包括以下幾個(gè)步驟
(I)將硅鋁合金坯料放在箱式電阻爐中加熱到其熔點(diǎn)以上，使之熔化；
(2)待熔化后保溫一定時(shí)間使熔體組織均勻；
(3)開箱取出熔化后的鋁硅合金溶液，在液氮環(huán)境中快速澆注，使其快速冷卻、凝固成型。
本發(fā)明制備得到的亞共晶鋁硅合金中共晶組織平均尺寸為3 μ m-15 μ m;制備方法操作簡便、工藝系統(tǒng)簡單、制備快速，無環(huán)境污染，是綠色環(huán)保型技術(shù)；在液氮環(huán)境下直接澆注成型，減少了中間過程，省卻了合金后續(xù)的熱處理過程，降低了成本；本發(fā)明制備得到的亞共晶鋁硅合金中共晶組織晶粒細(xì)小且棱角圓滑，分布更均勻；本發(fā)明制備得到的亞共晶鋁硅合金中初生相也相應(yīng)大幅度 細(xì)化，合金性能得到了強(qiáng)化，硬度提高了約56-94. 7%。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
圖2為液氮環(huán)境下直接澆注產(chǎn)物組織的金相圖。
圖3為原始樣品的金相圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖1、圖2、圖3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下實(shí)施例中采用的合金均為亞共晶鋁硅合金AC4B，其成分為Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，Mg為O. 05%,Zn 為 O. 3%, Mn 為 O. 2%, Fe 為 O. 3%, Sn 為 O. 01%,其余都是 Al。
實(shí)施例一
如圖1所示，細(xì)化鋁硅合金組織的操作步驟為
(I)將鋁硅合金坯料放入箱式電阻爐中加熱到720度，使坯料熔化；
(2)保溫10分鐘，使熔體組織均勻；
(3 )開箱取出，將鋁硅合金熔液在液氮環(huán)境中快速澆注，使鋁硅合金快速冷卻，凝固成型。
將樣品制成金相試樣，用0LYMPUSBX51金相顯微鏡進(jìn)行微觀組織觀察，得到的金相圖(如圖2)，可以看出共晶組織較多，且均勻分布，組織致密細(xì)小，呈顆粒狀，且棱角鈍化，對(duì)基體割裂作用小，使得α-Al固溶體的連續(xù)性很好，共晶硅相平均尺寸約為3 μ m-15 μ m。圖3為對(duì)比試樣的金相圖，可以看出該試樣共晶組織十分粗大。
實(shí)施例二
如圖1所示，細(xì)化鋁硅合金組織的操作步驟為
(I)將AC4B鋁硅合金的坯料放入箱式電阻爐中加熱到670度，使坯料熔化；
(2)保溫15分鐘，使熔體組織均勻；
(3 )開箱取出，將鋁硅合金熔液在液氮環(huán)境中快速澆注，使鋁硅合金快速冷卻，凝固成型。
實(shí)施例三
如圖1所示，細(xì)化鋁硅合金組織的操作步驟為
(I)將鋁硅合金坯料放入箱式電阻爐中加熱到700度，使坯料熔化；
(2)保溫20分鐘，使熔體組織均勻；
(3)將爐溫降到兩 相區(qū)溫度如630度，保溫10分鐘；
(4 )開箱取出，將鋁硅合金熔液在液氮環(huán)境中快速澆注，使鋁硅合金快速冷卻，凝固成型。
試樣的硬度測(cè)試結(jié)果如下表
材料硬度(HBS)AC4B對(duì)比樣7權(quán)利要求
1.一種細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將硅鋁合金坯料放在箱式電阻爐中加熱到其熔點(diǎn)以上，使之熔化；(2)待熔化后保溫一定時(shí)間使熔體組織均勻；(3)開箱取出熔化后的鋁硅合金溶液，在液氮環(huán)境中快速澆注，使其快速冷卻、凝固成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的方法，其特征在于待熔化后保溫10-20分鐘，使熔體組織均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的方法；該方法先將鋁硅合金熔化后在液氮環(huán)境下快速澆注凝固成型。具有操作簡單、安全環(huán)保、細(xì)化效果明顯、制備快速的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中的AC4B鋁硅合金經(jīng)液氮冷卻后得到的共晶組織較多，且均勻分布，組織致密細(xì)小，對(duì)基體割裂作用小，因此鋁合金硬度達(dá)到148HBS。本發(fā)明在液氮環(huán)境下快速冷卻得到AC4B鋁硅合金共晶相的尺寸約為3μm-15μm。晶粒組織細(xì)小，晶粒棱角鈍化而圓滑。
文檔編號(hào)C22C21/02GK103060583SQ20121054392
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者陶鋒, 王志俊, 陶碩, 朱貴春, 胡從榮 申請(qǐng)人:安徽潤鑫泰達(dá)智能系統(tǒng)工程有限公司