[发明专利]一种细化亚共晶铝硅合金组织的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有色金属铸造的方法，尤其是一种细化铝硅合金组织的方法。

背景技术

铝硅合金密度比较低，但强度比较好，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性，导热性和抗蚀性，具有较好的力学性能，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

由于共晶硅以粗大的针片状形态和条状形态出现，初晶硅为粗大的多角形块状和条状，粗大的硅相严重割裂基体，产生应力集中，降低了合金的强度和塑性，不利于铝硅合金的实际使用与推广。对于硅铝合金所面临的问题，需要对其进行处理来提升性能。提高合金性能常见的方法有：熔体过热法，固溶处理，变质处理等。

提升铝合金硬度时常运用熔体过热的方法。熔体过热法即将合金熔体加热到大大超过常规熔炼温度的某一温度以达到细化其凝固组织的目的。但其工艺方法的不足在于，过热温度的选取存在盲目性，因此硅晶体的细化程度有限；采用固溶处理时由于熔炼组织凝固的非平衡结晶相以及加工过程中杂质元素的进入，会使铸态组织含有大量的粗大共晶相，这些粗大相只有小部分在均匀化处理过程中溶入基体组织，仍有很大一部分残留在晶界以及晶粒内。虽然在后续的变形加工过程中会使部分粗大相碎化，但是残留相将沿轧制方向分布，严重影响材料最终的组织性能；采用变质处理后，合金的强度虽然能够得到提高，但加入变质剂后会引入其它杂质元素，影响合金的纯净度和性能，且变质物往往对生产及社会环境造成严重污染。

发明内容

为了克服上述方法中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种无需后续热处理的低温直接浇注的细化亚共晶铝硅合金组织的方法；本发明所需的条件简单，操作的工艺便利，对合金组织细化的效果良好。

本发明的技术方案是这样得以实现的：一种细化亚共晶铝硅合金组织的方法，其特点是：它包括以下几个步骤：

（1）将硅铝合金坯料放在箱式电阻炉中加热到其熔点以上，使之熔化；

（2）待熔化后保温一定时间使熔体组织均匀；

（3）开箱取出熔化后的铝硅合金溶液，在液氮环境中快速浇注，使其快速冷却、凝固成型。

本发明制备得到的亚共晶铝硅合金中共晶组织平均尺寸为3μm-15μm；制备方法操作简便、工艺系统简单、制备快速，无环境污染，是绿色环保型技术；在液氮环境下直接浇注成型，减少了中间过程，省却了合金后续的热处理过程，降低了成本；本发明制备得到的亚共晶铝硅合金中共晶组织晶粒细小且棱角圆滑，分布更均匀；本发明制备得到的亚共晶铝硅合金中初生相也相应大幅度细化，合金性能得到了强化，硬度提高了约56-94.7%。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为液氮环境下直接浇注产物组织的金相图。

图3为原始样品的金相图。

具体实施方式

以下结合图1、图2、图3对本发明作进一步详细说明。以下实施例中采用的合金均为亚共晶铝硅合金AC4B，其成分为：Si的质量分数为7%，铜的质量分数为4%，Mg为0.05%，Zn为0.3%，Mn为0.2%，Fe为0.3%，Sn为0.01%，其余都是Al。

实施例一

如图1所示，细化铝硅合金组织的操作步骤为：

（1）将铝硅合金坯料放入箱式电阻炉中加热到720度，使坯料熔化；

（2）保温10分钟，使熔体组织均匀；

（3）开箱取出，将铝硅合金熔液在液氮环境中快速浇注，使铝硅合金快速冷却，凝固成型。

将样品制成金相试样，用OLYMPUSBX51金相显微镜进行微观组织观察，得到的金相图（如图2），可以看出共晶组织较多，且均匀分布，组织致密细小，呈颗粒状，且棱角钝化，对基体割裂作用小，使得α-Al固溶体的连续性很好，共晶硅相平均尺寸约为3μm-15μm。图3为对比试样的金相图，可以看出该试样共晶组织十分粗大。

实施例二

如图1所示，细化铝硅合金组织的操作步骤为：

（1）将AC4B铝硅合金的坯料放入箱式电阻炉中加热到670度，使坯料熔化；

（2）保温15分钟，使熔体组织均匀；

（3）开箱取出，将铝硅合金熔液在液氮环境中快速浇注，使铝硅合金快速冷却，凝固成型。

实施例三

如图1所示，细化铝硅合金组织的操作步骤为：

（1）将铝硅合金坯料放入箱式电阻炉中加热到700度，使坯料熔化；

（2）保温20分钟，使熔体组织均匀；

（3）将炉温降到两相区温度如630度，保温10分钟；