本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種過共晶鋁硅復(fù)合材料及其制造方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

過共晶鋁硅合金具有耐磨性高、耐熱耐腐蝕性好、熱膨脹系數(shù)小和體積穩(wěn)定性好等特點，特別適用于制造輕而耐磨的零件，是制造發(fā)動機關(guān)鍵部件氣缸和活塞的理想材料。目前過共晶鋁硅合金作為耐磨材料已得到廣泛應(yīng)用，而為進一步提高過共晶鋁硅合金的耐磨性，擴大過共晶鋁硅合金的適用范圍，應(yīng)對過共晶鋁硅合金進行更深入的研究?，F(xiàn)有技術(shù)中，提高過共晶鋁硅合金耐磨性的方法主要為制備過共晶鋁硅合金復(fù)合材料，多通過添加sic和tib等化合物來實現(xiàn)，而制造方法主要包括粉末冶金、固相擴散、液相浸滲等，但這些方法普遍存在工藝復(fù)雜、設(shè)備精度要求高、制造成本高等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，此制造方法操作簡單、制造方便，設(shè)備精度要求低，制造成本也低。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種過共晶鋁硅復(fù)合材料，該復(fù)合材料的耐磨性好，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述過共晶鋁硅復(fù)合材料的應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

將附著有處理液的過共晶鋁硅合金廢屑置于200～500℃下，烘干1～10h；其中，處理液選自切削液、有機溶劑中的一種或多種；

將烘干后的廢屑加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再進行擠壓。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實施例中，上述附著有處理液的過共晶鋁硅合金廢屑為機械加工過程中產(chǎn)生的帶有切削液或有機溶劑的廢屑，或者為現(xiàn)制現(xiàn)用的過共晶鋁硅合金廢屑，現(xiàn)制現(xiàn)用包括：將過共晶鋁硅合金廢屑與切削液或有機溶劑混合。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實施例中，上述切削液選自油基切削液、水基切削液中的一種或多種，有機溶劑選自烷烴、烯烴、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烴、氫化烴、萜烯烴、鹵代烴、雜環(huán)化合物中的一種或多種。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實施例中，將附著有處理液的過共晶鋁硅合金廢屑置于200～500℃下的環(huán)境條件為保護氣體環(huán)境條件，保護氣體選自氮氣、惰性氣體中的一種或多種。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實施例中，將烘干后的廢屑加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再進行擠壓，具體為：將廢屑裝入第一擠壓裝置，然后將第一擠壓裝置加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再對第一擠壓裝置進行擠壓。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實施例中，擠壓時，擠壓壓力為300～800mpa，保壓時間為5～60s。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實施例中，在擠壓之后，還包括：將擠壓得到的壓坯裝入第二擠壓裝置中，將第二擠壓裝置加熱至200～400℃，保溫1～30min，然后再次擠壓，得到棒材。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實施例中，再次擠壓的擠壓壓力為600～1200mpa，擠壓比為23～27:1。

另外，一種過共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過上述的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

另外，過共晶鋁硅復(fù)合材料在耐磨零件中的應(yīng)用。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明包括以下有益效果：過共晶鋁硅合金在生產(chǎn)加工過程中附著切削液、有機溶劑是非常普遍的，而其在切削過程中又能得到廢屑，本發(fā)明正是利用附著了處理液(切削液、有機溶劑中的一種或多種)的過共晶鋁硅合金的廢屑作為制作原料，如此，實現(xiàn)了對過共晶鋁硅合金的回收利用。在200～500℃的溫度條件下，廢屑表面附著的處理液分解為水、氣體(如二氧化碳、氫氣等)和無定型碳，分解后的水和氣體蒸發(fā)，而一部分碳元素以無定形碳的形式附著在過共晶鋁硅合金廢屑表面，增強材料的潤滑作用，形成帶有無定形碳的過共晶鋁硅合金廢屑，再通過擠壓，得到高強度耐磨的過共晶鋁硅復(fù)合材料。

本發(fā)明提供的制造方法工藝簡單、設(shè)備精度要求低，大大降低了生產(chǎn)成本，而且其采用非重熔的方法使無定形碳均勻的分布在材料中，無需重新融化，從而也避免了無定形碳由于密度小而在熔融金屬內(nèi)出現(xiàn)偏聚的現(xiàn)象。本發(fā)明制得的過共晶鋁硅復(fù)合材料的耐磨性與現(xiàn)有的過共晶鋁硅合金的耐磨性相比，提高了至少20％。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例三提供的利用第一擠壓裝置壓制壓坯的狀態(tài)剖視圖；

圖2是本發(fā)明實施例三提供的利用第二擠壓裝置擠壓棒材的狀態(tài)剖視圖。

圖標(biāo)：100-第一擠壓裝置；101-第一沖頭；102-第一模具；103-第一套筒；104-墊片；105-壓坯；200-第二擠壓裝置；201-第二沖頭；202-第二模具；203-第二套筒；204-擠出模具；205-棒材。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實施例的過共晶鋁硅復(fù)合材料及其制造方法、應(yīng)用進行具體說明。

過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法包括步驟s1：將附著有處理液的過共晶鋁硅合金廢屑置于200～500℃下，烘干1～10h；其中，處理液選自切削液、有機溶劑中的一種或多種。

廢屑表面的處理液在高溫下分解為水、氣體，并殘留一部分無定型碳，無定形碳的殘留量一般在15％以下，殘留的無定形碳均勻的附著在切屑表面，形成帶有無定形碳的過共晶鋁硅合金廢屑。

其中，附著有處理液的過共晶鋁硅合金廢屑為機械加工過程中產(chǎn)生的帶有切削液或有機溶劑的廢屑，或者為現(xiàn)制現(xiàn)用的過共晶鋁硅合金廢屑，現(xiàn)制現(xiàn)用包括：將過共晶鋁硅合金廢屑與切削液或有機溶劑混合。也就是說，過共晶鋁硅合金廢屑可以是成品廢屑(在機加工過程中產(chǎn)生的已帶有切削液或有機溶劑的廢屑)，也可以是現(xiàn)制現(xiàn)用的廢屑。若是現(xiàn)制現(xiàn)用，則可以將廢屑倒入裝有切削液或有機溶劑的容器中，保證液體浸沒廢屑，以使廢屑表面都沾有液體，然后攪拌1～10min，使廢屑與液體更加充分的混合(當(dāng)然也可以不攪拌)，再用漏網(wǎng)將廢屑撈出，得到附著有處理液的過共晶鋁硅合金廢屑。

所提到的切削液包括現(xiàn)有機械加工過程(包括車、銑、刨、磨)中使用的所有切削液(包括油基切削液和水基切削液)，包括乳化液、潤滑液、冷卻液、防銹液等，有機溶劑包括烷烴、烯烴、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烴、氫化烴、萜烯烴、鹵代烴、雜環(huán)化合物等中的一種或多種。

操作時，可以將附著有處理液的過共晶鋁硅合金廢屑均勻的平鋪到鋼板或鐵網(wǎng)上，然后在保護氣體的環(huán)境條件下，在200～500℃下烘干1～10h，保護氣體選自氮氣、惰性氣體中的一種或多種。如此，可以排除其他氣體雜質(zhì)的影響。

過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法還包括步驟s2：將烘干后的廢屑加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再進行擠壓。

操作時，可以將廢屑裝入擠壓裝置，將擠壓裝置加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再對擠壓裝置進行擠壓。將廢屑裝入擠壓裝置后，再對整個裝置進行加熱，能夠極大的降低廢屑的熱量散失率，使廢屑保持在較高溫度時得到擠壓，如此，就能夠保證壓制得到的壓坯的質(zhì)量，避免壓坯產(chǎn)生裂紋等缺陷。

擠壓時，擠壓壓力為300～800mpa，保壓時間為5～60s。

在擠壓之后，還包括：將擠壓得到的壓坯裝入另一擠壓裝置中，將該擠壓裝置加熱至200～400℃，保溫1～30min，然后再次擠壓，得到棒材。進行此種操作，能夠得到符合生產(chǎn)需要的過共晶鋁硅復(fù)合棒材。

其中，再次擠壓的擠壓壓力為600～1200mpa，擠壓比為23～27:1。

本發(fā)明還提供了一種過共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過上述的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

本發(fā)明還提供了上述過共晶鋁硅復(fù)合材料在耐磨零件中的應(yīng)用。上述過共晶鋁硅復(fù)合材料在汽車、摩托車、軍工等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，而耐磨零件主要是指如坦克車、摩托車、汽車發(fā)動機的活塞、缸套及缸體等耐磨零件。

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述：

實施例一

本實施例提供的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

s1：將附著有qw-5鋁合金切削液的ac9b過共晶鋁硅合金廢屑均勻的平鋪到鋼板上，然后在200℃下烘干10h；

s2：將烘干后的廢屑加熱至200℃，然后保溫30min，再進行擠壓，其中，擠壓壓力為300mpa，保壓時間為60s。

本實施例還提供了一種過共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過上述的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

實施例二

本實施例提供的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

s1：將a390過共晶鋁硅合金廢屑倒入裝有切削液(嘉實多全合成水溶性切削液castrologysyntilo9930)的容器中，保證切削液浸沒廢屑，然后用漏網(wǎng)將廢屑撈出，得到附著有切削液的a390過共晶鋁硅合金廢屑；

將廢屑均勻的平鋪到鐵網(wǎng)上，然后在500℃下烘干1h；

s2：將烘干后的廢屑加熱至400℃，然后保溫1min，再進行擠壓，其中，擠壓壓力為800mpa，保壓時間為5s。

本實施例還提供了一種過共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過上述的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

實施例三

本實施例提供的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

s1：將ac9b過共晶鋁硅合金廢屑倒入裝有乙二醇的容器中，保證乙二醇浸沒廢屑，然后攪拌1min，再用漏網(wǎng)將廢屑撈出，得到附著有乙二醇的過共晶鋁硅合金廢屑；

將廢屑均勻的平鋪到鋼板上，然后在充滿氬氣的環(huán)境條件下，將廢屑在400℃下烘干4h；

s2：如圖1所示，利用第一擠壓裝置100，第一擠壓裝置100包括第一沖頭101、第一模具102、第一套筒103和墊片104，第一沖頭101套裝于第一模具102中，并與第一模具102間隙配合，第一模具102、墊片104均套裝于第一套筒103中，第一模具102與第一套筒103間隙配合，并且第一模具102設(shè)置于墊片104上；第一沖頭101的直徑為φ40mm，第一模具102的型腔直徑為φ40mm、外徑為φ80mm，第一套筒103的外徑為φ160mm，墊片104的直徑為φ80mm(由于第一擠壓裝置100為本領(lǐng)域常用設(shè)備，在此不再贅述)；

將烘干后的廢屑裝入第一模具102中，再將第一模具102裝入第一套筒103中，將第一沖頭101裝入第一模具102中，將裝配好的第一擠壓裝置100隨爐加熱至300℃，然后保溫5min，再將加熱后的第一擠壓裝置100放入擠壓機中擠壓，擠壓機對第一沖頭101加壓，壓力為640mpa，保壓時間為47s，將第一模具102中的廢屑壓實，得到壓坯105；

s3：如圖2所示，利用第二擠壓裝置200，第二擠壓裝置200包括第二沖頭201、第二模具202、第二套筒203和擠出模具204，第二沖頭201套裝于第二模具202中，并與第二模具202間隙配合，第二模具202、擠出模具204均套裝于第二套筒203中，第二模具202與第二套筒203間隙配合，并且第二模具202設(shè)置于擠出模具204上；第二沖頭201的直徑為φ40mm，第二模具202的型腔直徑為φ40mm、外徑為φ80mm，擠出模具204的型腔為φ8mm、外徑為φ40mm，第二套筒203的外徑為φ160mm(由于第二擠壓裝置200為本領(lǐng)域常用設(shè)備，在此不再贅述)；

將壓坯105放入第二模具202中，再將第二模具202裝入第二套筒203中，將第二沖頭201裝入第二模具202中，將裝配好的第二擠壓裝置200放入電阻爐內(nèi)加熱至300℃，然后保溫5min，再將加熱后的第二擠壓裝置200放入擠壓機中擠壓，擠壓機對第二沖頭201加壓，壓力為640mpa，擠壓比為25：1，將第二模具202中的壓坯105通過擠出模具204擠壓成棒材205。

本實施例還提供了一種過共晶鋁硅復(fù)合棒材，是通過上述的過共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

利用本實施例制得的過共晶鋁硅復(fù)合材料進行耐磨性試驗：

將本實施例制得的過共晶鋁硅復(fù)合材料作為實驗材料，采用本實施例步驟s1中ac9b過共晶鋁硅合金廢屑的原材料——也就是市面購得的ac9b過共晶鋁硅合金作為對照材料，將實驗材料和對照材料分別在摩擦磨損試驗機上進行實驗，然后分別檢測磨損量；

摩擦磨損試驗機的壓力100n；

摩擦力矩15n.m；

轉(zhuǎn)速200r/min；

摩擦?xí)r間60min。

檢測得知，實驗材料的磨損量比對照材料的磨損量低20％，也就是說，利用本實施例的制造方法制得的過共晶鋁硅復(fù)合棒材與原有的ac9b過共晶鋁硅合金相比，耐磨性提高了20％。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。