[发明专利]一种微波烧结制备铝硅中间合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域和微波烧结技术领域，特别涉及一种铝硅中间合金的制备方法。

背景技术

工业上常用的铸造铝硅合金按硅含量可分为共晶型铝硅合金、亚共晶型铝硅合金和过共晶型铝硅合金。铝合金中Si作为主要合金元素，其主要作用是增加合金熔体流动性的同时提高合金的强度和耐磨性。但由于Si 易于氧化，如果直接将结晶硅加入铝熔体会造成很大的烧损，难于准确控制铝合金的成分，特别是工业硅破碎后的微细金属硅粉，更是不能采用直接添加熔炼的方式制备铝硅合金。所以一般先制成Al-Si中间合金后加入到铝合金中。这样既可以缩短熔炼时间，提高生产效率，还减少了烧损，减少了铝合金熔体氧化、夹渣和吸气，有利于提高铝合金的质量。目前，制备铝硅中间合金多采用传统熔铸的方法，该方法工艺流程控制要求严格，熔炼时间长，而且硅的密度与铝液接近，易浮在熔体表面，特别是细硅粉又极易氧化的并进入渣中，降低了实收率。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种微波烧结制备铝硅中间合金的方法，对改进传统铝硅中间合金的生产工艺，减少金属硅氧化，促进节能和环保，具有现实意义，此外，针对工业硅锭破碎过程中产生的微细硅粉难以有效利用问题，采用本方法制备成铝硅中间合金，可实现对该微细硅粉的直接回收利用。

本发明的技术方案是：利用金属硅粉和金属铝粉的强吸波特性，以工业硅锭破碎过程中产生的微细金属硅粉为原料，采用微波烧结技术快速烧结制备铝硅中间合金，具体步骤包括如下：

将粒度小于200目的金属硅粉与金属铝粉按照硅铝质量比3～8：17～12混合配料后压制成型，然后放入频率为2400～2500MHz、功率为3～5KW的条件下，保持10～15℃/min的速率加热压制成型的混合料至1000～1100℃后烧结1～3小时，使压制成型的混合料中的金属铝粉熔融扩散后形成铝硅中间合金。

所述金属硅粉的纯度为工业级，金属硅粉是由金属硅锭破碎后获得。

所述金属铝粉的粒度为200～400目。

所述压制成型的压力为25～40MPa。

所述混合配料时采用球磨的方法混料，球料比为2：1，转速为50～300r/min，时间10~30min。

本发明的有益效果是：经本方法制备的铝硅中间合金组织均匀，可直接用于铝硅合金熔铸工艺，此外，针对工业生产中金属硅锭破碎过程产生的大量微细硅粉，可采用本方法制备成铝硅中间合金后返回熔炼工艺，从而实现对该微细金属硅粉的综合回收和利用。本发明结合微波烧结技术和粉末冶金技术制备铝硅中间合金，与现有技术制备铝硅中间合金的方法截然不同，具有工艺流程简单，烧结时间短、能源利用率和加热效率高、安全无污染等优点，制备的铝硅合金组织成分均匀，结构致密满足铝硅中间合金的使用要求。

附图说明

图1为本发明微波烧结制备铝硅中间合金的方法工艺流程图；

图2为本发明实施方式一制备的AlSi20合金放大50倍时金相组织；

图3为本发明实施方式二制备的AlSi15合金放大50倍时金相组织。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施方式一：本实施方式微波烧结制备铝硅中间合金的方法为：将粒度小于200目的金属硅粉（金属硅粉的纯度为工业级，金属硅粉是由金属硅锭破碎后获得）与粒度为200～300目的金属铝粉按照硅铝比3：10混合配料（采用球磨的方法混料，球料比为2：1，转速为300r/min，时间10min）后在压力为35MPa的条件下压制成型，然后放入频率为2400MHz、功率为4.8KW的条件下，保持15℃/min的速率加热压制成型的混合料至1000℃后烧结1小时，使压制成型的混合料中的金属铝粉熔融扩散后形成含30wt%硅的铝硅中间合金。金相图如图2所示，所制备合金组织分布均匀，结构致密。

实施方式二：本实施方式微波烧结制备铝硅中间合金的方法为：将粒度小于300目的金属硅粉（金属硅粉的纯度为工业级，金属硅粉是由金属硅锭破碎后获得）与粒度为300～400目的金属铝粉按照硅铝比3：17混合配料（采用球磨的方法混料，球料比为2：1，转速为200r/min，时间20min）后在压力为25MPa的条件下压制成型，然后放入频率为2480MHz、功率为5KW的条件下，保持10℃/min的速率加热压制成型的混合料至1005℃后烧结1.3小时，使压制成型的混合料中的金属铝粉熔融扩散后形成铝硅中间合金。金相如附图3所示，所制备合金组织均匀，结构致密。