[发明专利]一种改变铝合金中硅铁相形貌的方法

说明书

本发明公开了一种改变铝合金中硅铁相形貌的方法。本发明控制：Si 15‑25％，Fe 5‑12％，(Ti+B+C)5‑7％；首先加入铝锭和Si‑Fe中间合金融化，750‑950℃下加入Al‑Ti、Al‑B、Al‑C合金，覆盖后升温至1300‑1500℃，并保温15‑20min；快速降温至700‑900℃后去覆盖；精炼除气，浇注得到铝合金。本发明通过原位反应法在合金中生成高活性的TiBC/TiC亚微米陶瓷，利用这些陶瓷颗粒可以对基体中β‑Al5FeSi相和δ‑Al4FeSi相进行变质处理，转变为颗粒状或细小块状形貌原理，得到的铝硅合金具有良好的铸造补缩性能，同时提高了合金强度和耐磨性能。

技术领域

本发明涉及一种铝合金及其制备领域，具体涉及一种改变铝合金(铝硅合金)中硅铁相形貌的方法。

背景技术

铝硅合金具有质量轻、散热快、耐磨性能好等优点，但是硅铝合金的强度不高，如果需要在铝硅合金的基础上进一步提高材料的强度和耐磨性能，需要在合金中继续增加硅的含量或者加入其它元素，如：加入Cu、Ni、Mg、Fe等元素。其中Fe元素通常在使用过程中严格控制含量在1％以下，一旦Fe元素过高，在基体中易形成β-Al₅FeSi相和δ-Al₄FeSi相，这些硅铁相呈现粗大针状形貌，影响合金铸造补缩性能，同时这些相存在于合金微观铸造的晶界处，分布不均匀，对合金的基体有割裂作用，影响合金强度性能。但这些硅铁相普遍硬度较高，熔点也高，若能改变硅铁相的形貌，消除针状，将硅铁相作为增强相使用，可以提高合金的耐热性和强度，而且Fe对于Cu、Ni等金属经济性好，可以降低材料的成本，从而拓展铝合金的应用范围。

专利CN108893662A公开了一种高耐磨再生铝合金及其制备方法和应用，其中Fe含量1.2-5％，采用Mn、B、RE等元素改善铁相形态，通过Mn对Fe进行置换，形成置换固溶体，消除再生铝中的针状铁相，再通过B和稀土元素抑制细化硅铁相。专利CN107385257A公开了一种再生铝合金富铁相变质的方法，该方法采用W元素与Fe形成置换固溶体，改变硅铁相生长取向，减少Fe元素富集的危害，然后通过剧烈搅拌细化硅铁相。现有技术中铝合金硅铁相的研究主要集中在两个方面，一是通过添加元素中和Fe元素，消除针状硅铁相对合金性能的影响，但此方法只能消除不利影响，并不能将其作为增强相加以利用，而且此方法只适用于Fe含量5％以下的铝合金；二是通过机械搅拌细化硅铁相，消除粗大针状硅铁相对合金性能的影响，但此方法工艺较为复杂，对设备要求高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种改变铝合金中硅铁相形貌的方法。一是为了改变铁含量大于5％的铝硅合金中粗大针状硅铁相的形貌，将硅铁相转变增强相使用；二是简化生产工艺，降低生产成本。本发明通过原位反应法在合金中生成高活性的TiBC/TiC亚微米陶瓷，利用这些陶瓷颗粒可以对基体中β-Al₅FeSi相和δ-Al₄FeSi相进行变质处理，转变为颗粒状或细小块状形貌原理，通过调整TiBC/TiC亚微米陶瓷与铁元素的配比，使铝硅合金具有良好的铸造补缩性能，同时提高了合金强度和耐磨性能。

本发明的技术方案是：一种改变铝合金中硅铁相形貌的方法，其特征是，控制产品铝合金材料中的成分：Si:15-25％，Fe:5-12％，(Ti+B+C):5-7％，余量为Al；其方法具体包括以下步骤：

(1)开启中频炉，加入铝锭，熔化后加入Si-Fe中间合金，待全部熔化后将温度控制在750-950℃；

(2)按配比加入Al-Ti合金、Al-B合金、Al-C合金，然后在铝液表面加入覆盖剂；

(3)迅速升温至1300-1500℃，并保温15-20min；

(4)快速降温至700-900℃后，将覆盖剂清除；

(5)加入铝合金精炼剂通入氩气，进行精炼除气8-15分钟，扒去浮渣；