高硅鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及高硅鋁合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著科技的發(fā)展，鋁合金在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中因其密度低、強(qiáng)度好、耐 腐蝕性好、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能良好、可鑄造、可焊接以及良好加工性能等優(yōu)良品質(zhì)而得到廣泛 的應(yīng)用，囊括了交通運(yùn)輸、包裝容器、建筑裝飾、航空航天、機(jī)械電器、電子通訊、石油化工、 能源動(dòng)力、文化衛(wèi)生等行業(yè)，成為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)與提高人民物質(zhì)和文化生活的重要基礎(chǔ)材 料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提出一種高硅鋁合金及其制備方法。利用該方法可以制備得到硅含量為50% 以上的硅鋁合金。
[0004] 首先，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種高硅鋁合金，包含：40_55重 量％的硅和45-60重量％的鋁。由此該高硅鋁合金具有良好的鑄造耐磨性、抗腐蝕性、較大 的抗拉強(qiáng)度以及具有熱膨脹系數(shù)小、機(jī)械加工性能良好的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述高硅鋁合金包含：49-55重量％的硅；45-58重 量％的鋁；0. 17-0. 20重量％的鐵；以及110-180ppm的鈣。
[0006] 其次，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提出了制備前面所述的高硅鋁合金的方 法，包括：將硅熔體與鋁塊進(jìn)行混合，以便利用所述硅熔體的熱量熔化所述鋁塊，并得到硅 鋁混合熔液；將所述硅鋁混合熔液進(jìn)行澆鑄，以便獲得所述高硅鋁合金。
[0007] 由此，本發(fā)明上述實(shí)施例的制備高硅鋁合金的方法使高溫的硅熔體與鋁塊混合， 巧妙地利用高溫硅熔體的余熱，可以有效地制備得到硅含量達(dá)到50%的鋁合金。本發(fā)明上 述實(shí)施例的制備高硅鋁合金的方法打破傳統(tǒng)用中頻爐對(duì)硅塊進(jìn)行熱熔后再加入鋁液的生 產(chǎn)硅鋁合金的方法束縛。充分利用生產(chǎn)工業(yè)硅過程中的高溫硅熔體的大量熱能，整個(gè)生產(chǎn) 過程均為余熱再利用過程，無需依靠動(dòng)力或燃料增加熱能，節(jié)約了大量能源，省略了傳統(tǒng)工 藝中的升溫加熱環(huán)節(jié)，顯著降低了成本。
[0008] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述硅熔體來自工業(yè)生產(chǎn)硅過程中的高溫硅熔體。
[0009] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述硅熔體的溫度為1500-1550攝氏度。
[0010] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將所述硅熔體與鋁塊在合金生產(chǎn)爐內(nèi)進(jìn)行混合。
[0011] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將硅熔體與鋁塊進(jìn)行混合按照下列步驟進(jìn)行：預(yù)先將 所述鋁塊放入所述合金生產(chǎn)爐內(nèi)；向盛放有所述鋁塊的合金生產(chǎn)爐內(nèi)澆入所述硅熔體，以 及攪拌至所述鋁塊熔化。
[0012] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述澆鑄的厚度為50-120毫米。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 首先，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種高硅鋁合金。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí) 施例的高硅鋁合金中包含：40-55重量％的硅和45-60重量％的鋁。由此該高硅鋁合金具 有良好的鑄造耐磨性、抗腐蝕性、較大的抗拉強(qiáng)度以及具有熱膨脹系數(shù)小、機(jī)械加工性能良 好的優(yōu)點(diǎn)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，上述高硅鋁合金包含：49-55重量％的硅；45-58重 量％的鋁；0. 17-0. 20重量％的鐵；以及110-180ppm的鈣。由此，該高硅鋁合金具有良好的 綜合性能，例如具有良好的鑄造耐磨性、抗腐蝕性、較大的抗拉強(qiáng)度以及具有熱膨脹系數(shù)小 的優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提出了一種制備前面所述的高硅鋁合金的方 法。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的制備高硅鋁合金的方法包括：將硅熔體與鋁塊進(jìn)行混合，以便 利用所述硅熔體的熱量熔化所述鋁塊，并得到硅鋁混合熔液；將所述硅鋁混合熔液進(jìn)行澆 鑄，以便獲得所述高硅鋁合金。
[0016] 由此，本發(fā)明上述實(shí)施例的制備高硅鋁合金的方法使高溫的硅熔體與鋁塊混合， 巧妙地利用高溫硅熔體的余熱，可以有效地制備得到硅含量達(dá)到50%的鋁合金。本發(fā)明上 述實(shí)施例的制備高硅鋁合金的方法打破傳統(tǒng)用中頻爐對(duì)硅塊進(jìn)行熱熔后再加入鋁液的生 產(chǎn)硅鋁合金的方法束縛。充分利用生產(chǎn)工業(yè)硅過程中的高溫硅熔體的大量熱能，整個(gè)生產(chǎn) 過程均為余熱再利用過程，無需依靠動(dòng)力或燃料增加熱能，節(jié)約了大量能源，省略了傳統(tǒng)工 藝中的升溫加熱環(huán)節(jié)，顯著降低了成本。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，在鋁合金生產(chǎn)中，通常在電解鋁液中添加高達(dá)50%的 工業(yè)硅來制備高硅鋁合金，但是該方法從生產(chǎn)工藝能耗、設(shè)備損耗、生產(chǎn)成本等方面考慮均 不經(jīng)濟(jì)，具體地，該方法中柴油消耗為正常生產(chǎn)鋁合金的2. 5-3倍，電能消耗為正常生產(chǎn)鋁 合金的1.5-2倍，相比之下，本發(fā)明上述實(shí)施例的制備高硅鋁合金的方法不僅工藝簡(jiǎn)單，且 能耗低，進(jìn)而可以顯著節(jié)省成本。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，利用上述方法可以制備得到硅含量為40-55重量％、 鋁含量為45-60重量％的高硅鋁合金。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，利用上述方法制備得到的 高硅鋁合金中包含：49-55重量％的硅；45-58重量％的鋁；0. 17-0. 20重量％的鐵；以及 110-180ppm的鈣。由此，該高硅鋁合金具有良好的綜合性能，例如具有良好的鑄造耐磨性、 抗腐蝕性、較大的抗拉強(qiáng)度以及具有熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明采用的硅熔體為來自工業(yè)生產(chǎn)硅過程中的高溫 硅熔體。其溫度約為1500-1550攝氏度。而鋁塊的熔點(diǎn)為660. 4攝氏度，因此，通過將高溫 的硅熔體與鋁塊混合，僅利用硅熔體的熱量即可將鋁塊熔化并使二者充分混合，同時(shí)還可 以進(jìn)一步提尚娃含量，進(jìn)而可以有效地制備得到娃含量尚達(dá)50%的尚娃錯(cuò)合金。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，將硅熔體與鋁塊在合金生產(chǎn)爐內(nèi)進(jìn)行混合。具體地，根 據(jù)本發(fā)明的具體示例，將硅熔體與鋁塊進(jìn)行混合按照下列步驟進(jìn)行：預(yù)先將所述鋁塊放入 所述合金生產(chǎn)爐內(nèi)；向盛放有所述鋁塊的合金生產(chǎn)爐內(nèi)澆入所述硅熔體，以及攪拌至所述 鋁塊熔化和混合均勻。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)硅鋁混合熔液進(jìn)行澆鑄的厚度為50-120毫米。由此 可以有效防止偏析。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明通過在固液相線溫度區(qū)間達(dá)483°C完成鋁硅合 金凝固結(jié)晶，并在1150±50°C之間澆鑄成型，進(jìn)而可以生產(chǎn)一種可以用于鑄造耐磨、耐腐 蝕、抗拉強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)小的高硅鋁合金產(chǎn)品。
[0023]根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的制備高硅鋁合金的方法可以按照下列步驟進(jìn)行：按照高 硅鋁合金組成的重量百分比，將粒度：長(zhǎng)X寬X高在100XI10X85mm-800XI10X85mm鋁 塊稱重備用；把稱重好的鋁塊放入合金生產(chǎn)爐內(nèi)，將精煉后（溫度在（1520-1550°C)的硅 熔體按所需重量經(jīng)計(jì)量后加入放有鋁塊的合金生產(chǎn)爐。硅熔體加入結(jié)束后利用合金爐配套 攪拌裝置進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，確保鋁塊熔化完全混合均勻，然后將熔體在配有冷卻設(shè)施的澆鑄 模具內(nèi)進(jìn)行快速澆鑄，澆鑄厚度控制在50-120mm，以防偏析。
[0024] 實(shí)施例
[0025] 1、合金生產(chǎn)爐預(yù)熱：為保證合金生產(chǎn)爐有較高溫度，防止高溫熔體對(duì)爐壁的粘結(jié)， 試驗(yàn)前對(duì)合金生產(chǎn)爐進(jìn)行預(yù)熱，將爐內(nèi)溫度提高到900-1150°C;
[0026] 2、按所需生產(chǎn)硅鋁合金總重1 :1的比例，稱量好粒度長(zhǎng)X寬X高在 100X110X85mm-800X110X85mm的鋁塊，然后加入精煉好1500-1550°C的高溫硅熔體；
[0027] 3、開啟攪拌，確?；旌暇鶆?br>[0028] 4、熔體澆鑄：將混合均勻后的合金熔體在配有冷卻設(shè)施的模具內(nèi)進(jìn)行快速澆鑄。
[0029] 以上方法制成的高硅鋁合金，其化學(xué)元素組成見下表：
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高硅鋁合金，其特征在于，包含：40-55重量％的硅和45-60重量％的鋁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硅鋁合金，其特征在于，包含： 49-55重量％的娃； 45-58重量％的鋁； 0. 17-0. 20重量％的鐵；以及 110_180ppm 的媽。
3. -種制備權(quán)利要求1或2所述的高硅鋁合金的方法，其特征在于，包括： 將硅熔體與鋁塊進(jìn)行混合，以便利用所述硅熔體的熱量熔化所述鋁塊，并得到硅鋁混 合熔液； 將所述硅鋁混合熔液進(jìn)行澆鑄，以便獲得所述高硅鋁合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述硅熔體來自工業(yè)生產(chǎn)硅過程中的高 溫硅熔體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述硅熔體的溫度為1500-1550攝氏度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，將所述硅熔體與鋁塊在合金生產(chǎn)爐內(nèi)進(jìn) 行混合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將硅熔體與鋁塊進(jìn)行混合按照下列步驟 進(jìn)行：預(yù)先將所述鋁塊放入所述合金生產(chǎn)爐內(nèi)；向盛放有所述鋁塊的合金生產(chǎn)爐內(nèi)澆入所 述硅熔體，以及攪拌至所述鋁塊熔化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述澆鑄的厚度為50-120毫米。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種高硅鋁合金及其制備方法，其中高硅鋁合金包含：40-55重量％的硅和45-60重量％的鋁。由此該高硅鋁合金具有良好的鑄造耐磨性、抗腐蝕性、較大的抗拉強(qiáng)度以及具有熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C22C1-10, C22C21-02, C22C1-02
【公開號(hào)】CN104831132
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510272425
【發(fā)明人】田永, 劉志祥, 畢紅興, 王建波, 何霞, 盧國(guó)洪, 袁崇勝, 劉惠軍, 匡美淑, 段祖榮, 康萬(wàn)福, 王正勇, 周杰, 徐朝省, 魯必耀, 張忠益, 趙興凡, 任承偉, 趙茂庚
【申請(qǐng)人】云南永昌硅業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日