一種含Sr、B、Ti和Zr的Al-30Si鋁合金及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含Sr、B、Ti和Zr的Al-30Si合金及其制備工藝。該高硅鋁合金是在大氣環(huán)境下將溫度為750℃的鋁合金熔體澆入溫度為200℃的金屬模中而成。Al-30Si母合金的制備是采用井式電阻爐在石墨坩堝中熔煉工業(yè)純鋁（純度>99.8Wt%）和結(jié)晶硅（純度>99.5Wt%），在850℃下保溫4小時，750℃采用六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣并保溫30分鐘；Sr、B、Ti和Zr元素分別采用加入Al-10Sr、Al-5Ti-1B和Al-10Zr等合金在720℃下保溫30分鐘進(jìn)行合金化。該鋁硅合金的化學(xué)成分為0.03-0.09Wt%Sr、0.01-0.05Wt%B、0.05-0.25Wt%Ti、0.03-0.09Wt%Zr、30Wt%Si、其他為Al，其抗拉強度為149.4-245.4MPa、硬度為37.5-82.1HBW、電阻率為0.107-0.127Ωm。
【專利說明】—種含Sr、B、Ti和Zr的AI_30Si鋁合金及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001][0001]本發(fā)明涉及一種含Sr、B、Ti和Zr的Al-30Si鋁合金及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002][0002]高硅Al-Si合金由于其比強度和硬度高、密度小、耐蝕和耐磨性能強、高溫性能好、線膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱能力強、成本低，是發(fā)動機活塞、精密耐磨零件和電子封裝件的理想材料。然而高硅鋁合金由于初生硅粗大而表現(xiàn)出脆性，其應(yīng)用受到限制。采用單一的變質(zhì)劑對其進(jìn)行變質(zhì)處理雖然可以改善初生娃或共晶娃的形貌、大小和分布，改善聞娃鋁合金的性能，但是很難同時改善初生硅和共晶硅的形貌、大小和分布，也很難進(jìn)一步改善高硅鋁合金的性能。復(fù)合變質(zhì)處理是一種較為理想的變質(zhì)處理方法，可以同時改善初生硅和共晶硅的形貌、大小和分布，可以進(jìn)一步改善高硅鋁合金的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種含Sr、B、Ti和Zr的Al_30Si鋁合金及其制備工藝。
[0004]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種含Sr、B、Ti和Zr的Al_30Si鋁合金，其特征在于，包括如下步驟:將工業(yè)純鋁(純度>99.8fft%)和結(jié)晶硅(純度>99.5fft%)放入石墨坩堝中，用井式電阻爐以10°C /min的加熱速率升溫到450°C，然后以5°C /min的加熱速率升溫到850°C保溫4小時并攪拌5分鐘，再以5°C /min的速率降溫到750°C采用壓入法加入0.5fft%的六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣保溫30分鐘；再以5°C /min的速率降溫到720°C扒渣加入Al-1OSr、Α1-5Τ?-1Β和Al-1OZr等合金并攪拌5分鐘保溫30分鐘進(jìn)行合金化；然后以5°C /min的速率升溫到750°C保溫15分鐘并扒渣，將合金液澆入溫度為200°C的金屬模中制備出直徑為20`mm、長度為200mm的合金棒。
[0005]本發(fā)明制成的產(chǎn)品分別用X射線衍射儀(XRD)和能譜儀(EDS)檢測相的種類，用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察組織形貌、大小和分布，用萬能電子試驗機測量抗拉強度，用數(shù)顯布氏硬度計測量硬度，用四電極法測量電阻率。
[0006]本發(fā)明含Sr、B、Ti和Zr的高硅鋁合金的化學(xué)成分為0.03-0.09fft% Sr、
0.01-0.05fft% Β、0.05-0.25Wt%T1、0.03-0.09fft% Zr、30Wt%S1、其他為 Al，其抗拉強度為149.4-245.4MPa、硬度為 37.5-82.1HBW、電阻率為 0.107-0.127 Ωπι。
【具體實施方式】
[0007]下面根據(jù)具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
實施例1
用天平稱取結(jié)晶硅450g、工業(yè)純鋁1050g、Al-10Sr合金4.5g、Al_5Ti_lB合金1.5g和Al-1OZr合金4.5g，將工業(yè)純鋁和結(jié)晶硅放入石墨坩堝中，將石墨坩堝放入井式電阻爐中，以10°C /min的加熱速率升溫到450°C，然后以5°C /min的加熱速率升溫到850°C保溫4小時并攪拌5分鐘，再以5°C /min的速率降溫到750°C采用壓入法加入7.5g六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣保溫30分鐘；再以5°C/min的速率降溫到720°C扒渣加入4.5g Al-1OSr合金、1.5g Α1-5Τ?-1Β合金和4.5g Al-1OZr合金，并攪拌5分鐘保溫30分鐘進(jìn)行合金化；然后以5°C /min的速率升溫到750°C保溫15分鐘并扒渣，將合金液澆入溫度為200°C的金屬模中制備出直徑為20mm、長度為200mm的合金棒。其抗拉強度為218.0MPa、硬度為82.1HBff,電阻率為0.113 Ωπι。
[0008]實施例2
用天平稱取結(jié)晶硅450g、工業(yè)純鋁1050g、Al-1OSr合金4.5g、Α1-5Τ?-1Β合金7.5g和Al-1OZr合金13.5g，將工業(yè)純鋁和結(jié)晶硅放入石墨坩堝中，將石墨坩堝放入井式電阻爐中，以10°C /min的加熱速率升溫到450°C，然后以5°C /min的加熱速率升溫到850°C保溫4小時并攪拌5分鐘，再以5°C /min的速率降溫到750°C采用壓入法加入7.5g六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣保溫30分鐘；再以5°C /min的速率降溫到720°C扒渣加入4.5g Al-1OSr合金、7.5g Α1-5Τ?-1Β合金和13.5g Al-1OZr合金，并攪拌5分鐘保溫30分鐘進(jìn)行合金化；然后以5°C /min的速率升溫到750°C保溫15分鐘并扒渣，將合金液澆入溫度為200°C的金屬模中制備出直徑為20mm、長度為200mm的合金棒。其抗拉強度為149.4MPa、硬度為48.6HBW、電阻率為 0.123 Ω m。
[0009]實施例3
用天平稱取結(jié)晶硅450g、工業(yè)純鋁1050g、Al-1OSr合金9.0g、Α1-5Τ?-1Β合金4.5g和Al-1OZr合金13.5g，將工業(yè)純鋁和結(jié)晶硅放入石墨坩堝中，將石墨坩堝放入井式電阻爐中，以10°C /min的加熱速率升 溫到450°C，然后以5°C /min的加熱速率升溫到850°C保溫4小時并攪拌5分鐘，再以5°C /min的速率降溫到750°C采用壓入法加入7.5g六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣保溫30分鐘；再以5°C /min的速率降溫到720°C扒渣加入9.0g Al-1OSr合金、4.5g Α1-5Τ?-1Β合金和13.5g Al-1OZr合金，并攪拌5分鐘保溫30分鐘進(jìn)行合金化；然后以5°C /min的速率升溫到750°C保溫15分鐘并扒渣，將合金液澆入溫度為200°C的金屬模中制備出直徑為20mm、長度為200mm的合金棒。其抗拉強度為210.0MPa、硬度為44.3HBW、電阻率為 0.107 Ω m。
[0010]實施例4
用天平稱取結(jié)晶硅450g、工業(yè)純鋁1050g、Al-1OSr合金13.5g、Α1-5Τ?-1Β合金7.5g和Al-1OZr合金9.0g，將工業(yè)純鋁和結(jié)晶硅放入石墨坩堝中，將石墨坩堝放入井式電阻爐中，以10°C /min的加熱速率升溫到450°C，然后以5°C /min的加熱速率升溫到850°C保溫4小時并攪拌5分鐘，再以5°C /min的速率降溫到750°C采用壓入法加入7.5g六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣保溫30分鐘；再以5°C /min的速率降溫到720°C扒渣加入13.5gAl-1OSr合金、7.5g Al_5Ti_lB合金和9.0g Al-1OZr合金，并攪拌5分鐘保溫30分鐘進(jìn)行合金化；然后以5°C /min的速率升溫到750°C保溫15分鐘并扒渣，將合金液澆入溫度為200°C的金屬模中制備出直徑為20mm、長度為200mm的合金棒。其抗拉強度為245.4MPa、硬度為37.5HBW、電阻率為0.123 Ω m。
[0011]實施例5
用天平稱取結(jié)晶硅450g、工業(yè)純鋁1050g、Al-10Sr合金9.0g、Al_5Ti_lB合金1.5g和Al-1OZr合金4.5g，將工業(yè)純鋁和結(jié)晶硅放入石墨坩堝中，將石墨坩堝放入井式電阻爐中，以10°C /min的加熱速率升溫到450°C，然后以5°C /min的加熱速率升溫到850°C保溫4小時并攪拌5分鐘，再以5°C /min的速率降溫到750°C采用壓入法加入7.5g六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣保溫30分鐘；再以5°C /min的速率降溫到720°C扒渣加入9.0g Al-1OSr合金、7.5g Α1-5Τ?-1Β合金和4.5g Al-1OZr合金，并攪拌5分鐘保溫30分鐘進(jìn)行合金化；然后以5°C /min的速率升溫到750°C保溫15分鐘并扒渣，將合金液澆入溫度為200°C的金屬模中制備出直徑為20mm、長度為200mm的合金棒。其抗拉強度為244.0MPa、硬度為56.6HBW、電阻率為0.1 27 Ωπι。
【權(quán)利要求】
1.一種含Sr、B、Ti和Zr的Al_30Si鋁合金，其特征在于:所述高硅鋁合金的化學(xué)成分% 0.03-0.09fft% Sr,0.01-0.05fft% B、0.05-0.25Wt%T1、0.03-0.09Wt% Zr、30Wt%S1、其他為Al。
2.權(quán)利要求1所述含Sr、B、Ti和Zr的Al_30Si鋁合金的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟:將工業(yè)純鋁(純度>99.8fft%)和結(jié)晶硅(純度>99.5fft%)放入石墨坩堝中，用井式電阻爐以10°C /min的加熱速率升溫到450°C，然后以5°C /min的加熱速率升溫到850°C保溫4小時并攪拌5分鐘，再以5°C /min的速率降溫到750°C采用壓入法加入0.5fft%的六氯乙烷對合金液進(jìn)行精煉除氣保溫30分鐘；再以5°C /min的速率降溫到720°C扒渣加入Al-10Sr、Al-5T1-lB和Al-1OZr等合金并攪拌5分鐘保溫30分鐘進(jìn)行合金化；然后以5°C /min的速率升溫到750°C保溫15分鐘并扒渣，將合金液澆入溫度為200°C的金屬模中制備出直徑為20mm、長度為200mm的合金棒。
3.權(quán)利要求1所述含Sr、B、Ti和Zr的Al_30Si鋁合金的抗拉強度為149.4-245.4MPa、硬度為 37.5-82.1 HBW、電阻率為 0.107-0.127Ωπι
【文檔編號】C22C21/02GK103451486SQ201310063318
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】安偉科, 蔡安輝, 周果君, 羅云, 李小松, 李鐵林 申請人:湖南理工學(xué)院