本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強度、耐磨、高尺寸穩(wěn)定性的過共晶鋁硅合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

含硅量達(dá)12.7％以上的鋁硅合金稱為過共晶合金。其金相特征是斷續(xù)共晶基體上分布著各種粒度和形狀的初生硅晶粒.眾所周知,初生硅晶粒的形狀、粒度和分布隨合金中雜質(zhì)含量、冷凝速率及所選用的精煉劑(如磷元素)等多因素而變化。熱膨脹率低、強度/硬度比高、耐磨損性極好等諸多優(yōu)點使過共晶合金得以在發(fā)動機缸體及活塞制造中廣泛應(yīng)用。

過共晶鋁硅臺金的上述重要特性，尤其是極好的耐磨損性，首先應(yīng)當(dāng)歸功于材料中初生硅晶粒的存在。遺憾的是，也正是這些晶粒，有時會在鑄造過程中形成不良形狀，從而導(dǎo)致材料性能不穩(wěn)，加工性不良，刀具磨損嚴(yán)重。欲保持過共晶鋁硅合金的優(yōu)良特性，就必須采用適當(dāng)方法對其加以精煉。

變形加工技術(shù)具有以下優(yōu)點：屬終形或近終形成形，有利于提高零件的尺寸精度；模具磨損減輕；偏折和吸氣缺陷減少等等，將其應(yīng)用于過共晶Al-si合金的制備有其自身的優(yōu)勢，且該工藝也能在一定程度上減少Si相尺寸。本發(fā)明采用最新的變形加工工藝，顯著提高了合金的常溫及高溫尺寸穩(wěn)定性，尚未見相關(guān)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在提供一種過共晶鋁硅合金。

本發(fā)明的過共晶鋁硅合金按質(zhì)量百分比計算由：9-18％的硅、6-12％的銅、0.4-1.5％的鎂及余量的鋁組成。

所述過共晶鋁硅合金按質(zhì)量百分比計算，其組成優(yōu)選為：12-15％的硅、8-10％的銅、0.8-1.1％的鎂及余量的鋁。

所述過共晶鋁硅合金抗拉強度大于400MPa, 延伸率大于4％，硬度HRB大于78。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種過共晶鋁硅合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）氣體霧化法制備所述過共晶硅鋁合金粉末：將粉末原料在感應(yīng)電爐中熔煉，熔煉溫度為800-870℃，合金熔體經(jīng)精煉、除氣后注入霧化裝置，霧化介質(zhì)為氮氣、氬氣或空氣，氣體壓力為2-10Mpa，溫度為780-850℃，所述粉末原料的質(zhì)量百分比用量如下：硅:9-18％、銅:6-12％、鎂:0.4-1.5％、其余為鋁；

2）壓制生胚：在液壓機上以100-400 Mpa的壓力成型粉末生胚；

3）包套封裝：將制得的粉末生胚用純鋁板材封裝；

4）預(yù)熱處理：在熱處理爐中、空氣氣氛下加熱封裝好的粉末生胚，加熱溫度330-380℃，時間1.5-2.5小時；

5）熱擠壓：經(jīng)預(yù)熱除氣的生胚從爐中取出，迅速放入熱擠壓磨具內(nèi)，擠壓成型致密材料，擠壓溫度350-400℃，潤滑劑為石墨粉；

6）材料熱處理：470-520℃固溶處理1.5-3小時，在50-100℃的熱水中淬火，人工時效處理150-220℃保溫12-24小時。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：采用雙級時效、循環(huán)處理工藝顯著提高了合金的常溫及高溫尺寸穩(wěn)定性，制備的硅鋁合金抗拉強度大于400MPa, 延伸率大于4％，硬度HRB大于78?？蓮V泛應(yīng)用到高強、耐磨并需要高尺寸穩(wěn)定性的零部件。

具體實施方式

實施例1：

準(zhǔn)備粉末原料：稱取硅14.7kg、銅7.3kg、鎂0.8kg、鋁77.2kg。將粉末原料在感應(yīng)電爐中熔煉，熔煉溫度為850℃，合金熔體經(jīng)精煉、除氣后注入霧化裝置，霧化介質(zhì)為氮氣，氣體壓力為4.5Mpa，溫度為800℃。在液壓機上以120Mpa的壓力成型粉末生胚，隨后將制得的粉末生胚用純鋁板材封裝進(jìn)行預(yù)熱處理，處理條件為：加熱溫度340℃，時間2.5小時。進(jìn)入熱擠壓環(huán)節(jié)，將預(yù)熱處理的生胚從爐中取出，迅速放入熱擠壓磨具內(nèi)，擠壓成型致密材料，擠壓溫度為380℃，潤滑劑為石墨粉。最后進(jìn)行材料熱處理：在495℃固溶處理2.5小時，再在85℃的熱水中淬火，人工時效處理220℃，保溫14小時完成工藝流程。

制備的硅鋁合金抗拉強度大于400MPa, 延伸率大于4％，硬度HRB大于78，目前已目前已應(yīng)用到汽車空調(diào)壓縮機關(guān)鍵零部件。

實施例2：

準(zhǔn)備粉末原料：稱取硅12.5kg、銅8.5kg、鎂1.2kg、鋁77.8kg。將粉末原料在感應(yīng)電爐中熔煉，熔煉溫度為840℃，合金熔體經(jīng)精煉、除氣后注入霧化裝置，霧化介質(zhì)為氮氣，氣體壓力為6.5Mpa，溫度為820℃。在液壓機上以180Mpa的壓力成型粉末生胚，隨后將制得的粉末生胚用純鋁板材封裝進(jìn)行預(yù)熱處理，處理條件為：加熱溫度350℃，時間2.25小時。進(jìn)入熱擠壓環(huán)節(jié)，將預(yù)熱處理的生胚從爐中取出，迅速放入熱擠壓磨具內(nèi)，擠壓成型致密材料，擠壓溫度為360℃，潤滑劑為石墨粉。最后進(jìn)行材料熱處理：在500℃固溶處理2小時，再在90℃的熱水中淬火，人工時效處理210℃，保溫12小時完成工藝流程。

制備的硅鋁合金抗拉強度大于400MPa, 延伸率大于4％，硬度HRB大于78，目前已目前已應(yīng)用到汽車空調(diào)壓縮機關(guān)鍵零部件。

實施例3：

準(zhǔn)備粉末原料：稱取硅14.7kg、銅9.5kg、鎂0.8kg、鋁75kg。將粉末原料在感應(yīng)電爐中熔煉，熔煉溫度為830℃，合金熔體經(jīng)精煉、除氣后注入霧化裝置，霧化介質(zhì)為氮氣，氣體壓力為8.5Mpa，溫度為840℃。在液壓機上以220Mpa的壓力成型粉末生胚，隨后將制得的粉末生胚用純鋁板材封裝進(jìn)行預(yù)熱處理，處理條件為：加熱溫度360℃，時間1.75小時。進(jìn)入熱擠壓環(huán)節(jié)，將預(yù)熱處理的生胚從爐中取出，迅速放入熱擠壓磨具內(nèi)，擠壓成型致密材料，擠壓溫度為370℃，潤滑劑為石墨粉。最后進(jìn)行材料熱處理：在480℃固溶處理2小時，再在70℃的熱水中淬火，人工時效處理180℃，保溫8小時完成工藝流程。

制備的硅鋁合金抗拉強度大于400MPa, 延伸率大于4％，硬度HRB大于78，目前已目前已應(yīng)用到汽車空調(diào)壓縮機關(guān)鍵零部件。