[发明专利]一种制备纳米SiC、Yb增强A356.2合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金的熔炼领域，具体涉及一种制备纳米SiC、Yb增强A356.2合金的方法。

背景技术

A356.2铝合金是典型的Al-Si-Mg系三元合金，与A356.0，A356.1相比，Fe的含量进一步降低，并且加入了金属Ti，以更好的细化晶粒。A356.2铝合金可以铸造形状比较复杂的薄壁零件，因其铸造性能优秀，塑性高，广泛的应用在汽车轮毂上面。

未加入变质剂的A356.2合金，其基体中包含粗大的板片针尖状初晶硅。经验告诉我们，晶粒越粗大，分布愈不均匀，材料的性能越差。目前，生产行业都致力于改善传统的A356.2合金性能，主要方法就是改善粗大的颗粒，使其分布均匀化和圆润化，采用何种变质剂，如何进行变质A356.2合金也是国内外研究和发展的共同的问题。

19世纪人们发现了稀土元素可以变质Al-Si铝合金，且稀土元素可以长时间过烧而不降低其细化效果。稀土还可以进行除气、除渣。对降低A356.2的氢脆现象也有改进，但是，目前大部分研究仅限于单独添加轻稀土元素，对于重稀土元素的研究有限。

SiC-Al复合材料作为结构材料以普遍应用到直升机旋翼上、刹车盘等，但是，由于碳化硅和铝液不润湿，使得制备SiC-Al复合材料极其困难。大多数人都采用粉末冶金的方法进行制备，但此方法生产工艺繁琐，烧结过程不易控制，不易制备体积较大的结构件，且生产周期较长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种制备纳米SiC、Yb增强A356.2合金的方法，该方法环保安全，晶粒细化，力学性能较好且减少生产周期。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种制备纳米SiC、Yb增强A356.2合金的方法，包括以下步骤：

1）碳化硅的预处理：

（1）称取5.25g的平均粒径5nm-90nm的碳化硅，加入20ml的酒精，超声分散30分钟；

（2）将超声完毕的碳化硅放入鼓风干燥箱中，70℃进行烘干2h；

（3）烘干完毕，放入研磨钵中研磨时间为2h；

（4）SiC放进石英坩埚，加热至300℃±5℃保温30min，再升温至1200℃±5℃保温5h，期间每隔30min进行搅拌，时间为40s；

（5）将预处理完毕后的SiC剔除大于100nm的颗粒；

2）SiC的后续处理：碳化硅的预处理后进行磁控溅射；

3）熔炼过程

（1）将超声波坩埚加热器中的电阻炉加热至500℃~550℃，向石墨坩埚中加入纯度为99.9%的铝锭；

（2）升温至730℃，待铝锭全部熔化，加入Al-20%Si中间合金；

（3）待Al-20%Si完全熔化，加入用铝箔紧密包裹的纯度为99.99%的Yb，其中铝箔和Yb质量比为3:1，保温5min，加入覆盖剂，保温20min-25min；

（4）保温后第一次扒渣，扒渣完成后用石墨棒充分搅拌，继续保温15min；

（5）用石墨棒边搅拌边加入已经预热40℃的SiC，SiC加入的位置为搅起半固态的漩涡中心，搅拌2min之内将SiC全部加入；

（6）待升温至730℃时进行超声，时间为30min；

（7）加入铝箔紧密包裹的Mg，其中铝箔和Mg的质量比为3:1并立即加入覆盖剂，保温5min；

（8）加入Al-5%Ti-0.2%C丝，进行第二次扒渣处理，时间1min-1.5min，搅拌均匀后在720℃进行浇注，浇注时用耐高温的化学纤维细网进行过滤；

（9）浇注后热处理，得到纳米SiC、Yb增强的A356.2合金。

上述所述的纳米SiC、Yb增强A356.2合金的组分的质量百分比为：Si：6.5%-7.5%，Mg：0.30%-0.45%，Ti：0.05%-0.1%，Yb：0.3%-0.4%，SiC：0.7%-0.75%，Fe≤0.2%，Cu≤0.2%，Zn≤0.1%，其余杂质元素均≤0.05%，余量为Al。

优选地，所述熔炼过程中步骤（6）中超声的工作频率20kHz，工作温度为720℃，振幅≥10μm。

优选地，SiC的后续处理的步骤为：