CN116970831A - 一种高硅铝合金细化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高硅铝合金细化方法，涉及铸造技术领域，加热到850~890℃后，依次加入精炼剂‑变质剂‑硫和氯化钾‑精炼剂‑变质剂。该细化方法能够使得铝合金硅相的晶粒达到30μm以下，降低了高硅铝合金的热胀系数，同时提高了高硅铝合金的强度、耐磨性、冲击韧性等性能。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种高硅铝合金细化方法。
背景技术
高硅铝合金具有高的弹性模量、良好的耐磨性、低的热膨胀系数、较低的密度和良好的导热性，因而被广泛应用于航天、航空、汽车和电子等行业的优先发展材料之一。目前采用常规的铸造工艺生产高硅铝合金时,零件内部的硅相往往以大尺寸的形式存在，在外力的作用下，成为破坏合金整体结构的一个主要因素，导致材料的机械性能变差，使零件的使用寿命降低。为了提高高硅铝合金的应用领域和产品质量，对高硅铸造铝合金的硅相的细化是大家关注的领域，本发明是在工业生产中，对汽车活塞用高硅铝合金进行变质工艺处理，能有效的使合金中硅相得到细化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种高硅铝合金细化方法，以解决上述所提到的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
1. 一种高硅铝合金细化方法，包括以下步骤，
S1、将高硅铝合金加热到850~890℃，并保持10~20min，加入精炼剂，在850~890℃温度下保持1~5h，得到高硅铝合金液体一，其中精炼剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S2、将变质剂送入高硅铝合金液体一内部，在850~870℃温度下保持1~5h，其中变质剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S3、将经S2处理后的高硅铝合金液体一升温到870~900℃，加入硫和氯化钾，在870~900℃的温度下保持1~5h，然后静置冷凝得到预成品高硅铝合金，其中，硫的加入量为高硅铝合金重量的0.05~0.1%，氯化钾的加入量为高硅铝合金重量的0.03~0.05%；
S4、将预成品高硅铝合金再次加热到860~880℃，并保持10~20min，再加入精炼剂，并在860~880℃温度下保持1~5h，得到高硅铝合金液体二，其中，精炼剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S5、再将变质剂送入高硅铝合金液体二内部，在850~870℃温度下保持1~5h，变质剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S6、将经S5处理后的高硅铝合金液体二升温到875~890℃并保持0.5~2h。
所述精炼剂为硝酸钠、硝酸钾中的至少一种。
所述变质剂为含磷物质。
所述含磷物质为红磷，其中磷含量为15~25%。
所述高硅铝合金中硅含量为15~25%。
本发明的有益效果是：
（1）本发明加入精炼剂获得较为纯净的合金熔液，以磷为主要的变质剂来细化初生硅相。因为磷的化学结构和硅的化学结构最为接近，能有效促使硅的形核，起到硅相晶粒细化的作用。
（2）本发明通过采用二次熔炼和变质处理的工艺方法，实现了初生硅相晶粒的细化，能达到30μm以下，降低了高硅铝合金的热胀系数，同时提高了高硅铝合金的强度、耐磨性、冲击韧性等性能。
（3）由于磷极易烧损，不易加入合金熔液，本发明在送入高硅铝合金熔液内时，使磷表面与外界隔绝，尽可能减少磷的烧损。
附图说明
图1为待细化高硅铝合金金相图；
图2为实施例1高硅铝合金金相图；
图3为实施例2高硅铝合金金相图；
图4为实施例3高硅铝合金金相图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：
图1为待细化高硅铝合金金相图，其中待细化高硅铝合金的成分如表1所示。
表1 待细化高硅铝合金的成分示意表（wt%）
实施例1
一种高硅铝合金细化方法
S1、称取100kg高硅铝合金，将高硅铝合金加热到890℃，并保持10min，加入400g精炼剂，在890℃温度下保持1h，得到高硅铝合金液体一；
S2、用铝箔包裹400g变质剂，并用钟罩罩住铝箔包裹的变质剂（钟罩是由最低抗拉强度为150MPa灰铸铁制成），推入高硅铝合金液体一内部，在870℃温度下保持1h；
S3、将经S2处理后的高硅铝合金液体一升温到900℃，加入100g的硫和50g的氯化钾，在900℃的温度下保持1h，然后静置冷凝，得到预成品高硅铝合金；
S4、将预成品高硅铝合金再次加热到880℃，并保持10min，再加入100g精炼剂，在880℃温度下保持1h，得到高硅铝合金液体二；
S5、再用铝箔包裹400g变质剂，并用钟罩罩住铝箔包裹的变质剂，推入高硅铝合金液体二内部，在870℃温度下保持1h；
S6、经S5处理后的高硅铝合金液体二升温到890℃并保持0.5h，得到完成细化的高硅铝合金成品，如图2所示。
进一步的，精炼剂为硝酸钠。
进一步的，变质剂为红磷，其中磷含量为15%。
进一步的，钟罩就和钟的外形一样，开口是向下，其外壁开设有多个孔洞。
实施例2
一种高硅铝合金细化方法
S1、称取100kg高硅铝合金，将高硅铝合金加热到850℃，并保持20min，加入100g精炼剂，在850℃温度下保持5h，得到高硅铝合金液体一；
S2、用铝箔包裹100g变质剂，并用钟罩罩住铝箔包裹的变质剂（钟罩是由最低抗拉强度为150MPa灰铸铁制成），推入高硅铝合金液体一内部，在850℃温度下保持5h；
S3、将经S2处理后的高硅铝合金液体一升温到870℃，加入50g的硫和30g的氯化钾，在870℃的温度下保持5h，然后静置冷凝，得到预成品高硅铝合金；
S4、将预成品高硅铝合金再次加热到860℃，并保持20min，再加入100g精炼剂，在860℃温度下保持5h，得到高硅铝合金液体二；
S5、再用铝箔包裹100g变质剂，并用钟罩罩住铝箔包裹的变质剂，推入高硅铝合金液体二内部，在850℃温度下保持5h；
S6、经S5处理后的高硅铝合金液体二升温到870℃并保持2h，得到完成细化的高硅铝合金成品，如图3所示。
进一步的，精炼剂为硝酸钾。
进一步的，变质剂为红磷，其中磷含量为20%。
进一步的，钟罩就和钟的外形一样，开口是向下，其外壁开设有多个孔洞。
实施例3
一种高硅铝合金细化方法
S1、称取100kg高硅铝合金，将高硅铝合金加热到860℃，并保持15min，加入290g精炼剂，在860℃温度下保持2h，得到高硅铝合金液体一；
S2、用铝箔包裹290g变质剂，并用钟罩罩住铝箔包裹的变质剂（钟罩是由最低抗拉强度为150MPa灰铸铁制成），推入高硅铝合金液体一内部，在860℃温度下保持2h；
S3、将经S2处理后的高硅铝合金液体一升温到880℃，加入70g的硫和40g的氯化钾，在880℃的温度下保持3h，然后静置冷凝，得到预成品高硅铝合金；
S4、将预成品高硅铝合金再次加热到870℃，并保持15min，再加入290g精炼剂，在870℃温度下保持3h，得到高硅铝合金液体二；
S5、再用铝箔包裹290g变质剂，并用钟罩罩住铝箔包裹的变质剂，推入高硅铝合金液体二内部，在860℃温度下保持3h；
S6、经S5处理后的高硅铝合金液体二升温到880℃并保持1h，得到完成细化的高硅铝合金成品，如图4所示。
进一步的，精炼剂为硝酸钾和硝酸钠混合物。
进一步的，变质剂为红磷，其中磷含量为25%。
进一步的，钟罩就和钟的外形一样，开口是向下，其外壁开设有多个孔洞。
数据对比
用Image-Pro Plus软件统计晶粒的大小，如表2：
表2 细化前后高硅铝合金各实施例晶粒大小表
通过比较，经过本发明细化工艺处理的高硅铝合金的晶粒大小为30μm以下。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高硅铝合金细化方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、将高硅铝合金加热到850~890℃，并保持10~20min，加入精炼剂，在850~890℃温度下保持1~5h，得到高硅铝合金液体一，其中精炼剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S2、将变质剂送入高硅铝合金液体一内部，在850~870℃温度下保持1~5h，其中变质剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S3、将经S2处理后的高硅铝合金液体一升温到870~900℃，加入硫和氯化钾，在870~900℃的温度下保持1~5h，然后静置冷凝得到预成品高硅铝合金，其中，硫的加入量为高硅铝合金重量的0.05~0.1%，氯化钾的加入量为高硅铝合金重量的0.03~0.05%；
S4、将预成品高硅铝合金再次加热到860~880℃，并保持10~20min，再加入精炼剂，并在860~880℃温度下保持1~5h，得到高硅铝合金液体二，其中，精炼剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S5、再将变质剂送入高硅铝合金液体二内部，在850~870℃温度下保持1~5h，变质剂的加入量为高硅铝合金重量的0.1~0.4%；
S6、将经S5处理后的高硅铝合金液体二升温到875~890℃并保持0.5~2h。
2.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金细化方法，其特征在于：所述精炼剂为硝酸钠、硝酸钾中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金细化方法，其特征在于：所述变质剂为含磷物质。
4.根据权利要求3所述的一种高硅铝合金细化方法，其特征在于：所述含磷物质为红磷，其中磷含量为15~25%。
5.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金细化方法，其特征在于：所述高硅铝合金中硅含量为15~25%。
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