[发明专利]一种改善高硅铝合金组织性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善高硅铝合金组织性能的方法，具体属于合金制造技术领域。

背景技术

对于高硅铝合金而言，随着硅含量的增加，导致共晶硅和初晶硅组织变得更加粗大，进而材料的塑性韧性降低，脆性增强，对加工成型造成更大的难度。因此，采用适合的铸造方式、减小初晶硅的尺寸和合理分布，以至于最终制作出能满足工业需求的高硅铝合金。高硅铝合金的制备工艺主要包括熔铸法、传统粉末冶金、喷射沉积法等。传统的铸造方式所制备的高硅铝合金典型的显微组织为块状的初生Si和共晶组织(α-Al+共晶Si)，共晶组织中的Si呈针状，而初生Si则是粗大的块状或板条状。随硅含量的升高，初生硅的含量也越高，变得也更加粗大，对基体的割裂能力也越来越大，在硅相的棱角和尖锐部分产生应力集中，使得合金的力学性能尤其是延伸率产生明显的降低、切削性变差、脆性增加，无法满足电子封装材料对铝硅合金的性能要求。细化初生硅的方法主要有：(1)变质处理；(2)快速凝固。对于过共晶高硅铝合金而言，其铝硅合金中初晶硅的尺寸越是细小，则铝硅合金的综合力学性能越好。因此，研究一种降低初晶硅的尺寸，提升高硅铝合金组织性能的方法显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改善高硅铝合金组织性能的方法，能够有效改善初生硅的尺寸和形貌，提升高硅铝合金组织性能。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种改善高硅铝合金组织性能的方法，包括以下步骤：取高硅铝合金，放入石墨坩埚并置于井式炉中，设置升温速率和设定温度后升温，达到设定温度后保温一定时间，随后将石墨坩埚取出，放入低频磁场线圈中，在保温条件下进行电磁、机械耦合搅拌，搅拌结束浇铸，冷却至室温即可。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，高硅铝合金为硅的质量分数为20％的合金。本发明所使用高硅铝合金属于高硅铝合金(过共晶)，单晶硅具有良好的耐磨性。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，低频磁场的磁场强度为12000～15000AT。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，升温速率为10℃/min～15℃/min。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，设定温度为760℃～800℃。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，达到设定温度后保温25min～40min。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，搅拌的时长为5～15min。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，陶瓷搅拌棒是在600℃～700℃下预热15min。

前述改善高硅铝合金组织性能的方法中，电磁、机械耦合搅拌中机械搅拌的频率为2～3Hz。

为了确保本发明技术方案科学、合理、有效，发明人进行了一系列实验验证。

1、实验材料及设备

1.1、实验材料

本熔炼实验选用的试验原材料为：w(Si)＝20％的高硅铝合金，高温剪切用陶瓷棒(直径d＝10mm)。其中w(Si)＝20％的高硅铝合金化学成分如表1所示。

表1w(Si)＝20％的高硅铝合金化学成分(％)