专利名称：一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法。
背景技术：
过共晶铝硅合金具有低膨胀性能，高耐磨性，高耐蚀性和良好的导热性，广泛应用于汽车、航空、航天等领域，作为制作关键零部件的材料发动机活塞、转子等。铝硅过共晶合金中随着硅含量的增大，合金组织中初晶硅与共晶硅的颗粒也逐渐增大，呈现粗大块状初晶硅和长针状共晶硅组织，严重割裂合金基体，降低了过共晶铝硅合金的力学性能，导致切削加工性能变坏，限制了高硅含量的过共晶铝硅合金的使用范围。
发明内容
针对现有含硅较高的过共晶铝硅合金在性能上存在的问题，本发明提供一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，采用磷铜合金作为变质剂，在制备过程中对铝硅过共晶合金进行细化变质处理，改变硅相的组织形态，减少其对基体的削弱作用，提高合金的综合性能。本发明的过共晶铝硅合金铸件的制备方法按以下步骤进行
1、将坩埚预热至400士5°C，将AU8Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
2、用钟罩将变质剂压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温l(Tl5min;所述的变质剂为CulOP合金，变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的 0. 07 0. 08% ；
3、用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，在820士5°C保温5 8min除气，然后扒渣，再在 77(T800°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为Si2(T22%，Cul. (Γ2. 0%， Nil. Γ . 6%，Mgl. (Tl. 6%，杂质彡0. 6%，余量为Al ；ZnCl2的加入量为合金熔体总重量的 0. 15^0. 20% ；
4、将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温3、h，然后在6(T80°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温5、h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件。上述方法获得的过共晶铝硅合金铸件的的抗拉强度(σ b)为2(T2^g/mm2，伸长率 (δ 5)为 1. (Tl. 5%，布氏硬度为 129 138ΗΒ。上述的浇注制成过共晶铝硅合金铸坯采用砂型铸造法、熔模铸造法或金型铸造法进行浇注。本发明的方法采用铜磷合金作为变质剂，对合金熔体进行变质处理，获得金相组织致密的过共晶铝硅合金铸件，该合金具有热膨胀系数小，体积稳定、收缩率小、流动性好、 气密性好、热裂倾向小、密度小、高温强度高、耐磨、耐蚀等优点，其力学性能优于同类过共晶铝合金产品。本发明的方法工艺简单，易于实现工业化，制备成本低，获得的产品尤其适用于发动机活塞，能广泛应用于汽车、航空、航天等领域的关键零部件，解决了目前国内长期存在的该类产品性能差、韧性低、加工难度大的问题
图1为本发明实施例1中的过共晶铝硅200倍金相组织图。
具体实施例方式本发明实施例中选用的A128Si合金中Si的重量含量为26 28%，A150Cu合金中Cu 的重量含量为49 51%，Α18Ν 合金中Ni的重量含量为7 9%，CulOP合金中P的重量含量为 10 11%。本发明实施例中采用的A128Si合金、A150Cu合金、A18Ni合金、CulOP合金和金属镁的杂质含量< 0. 5%。实施例1
将坩埚预热至400士5°C，将A128Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温lOmin， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 07% ；
用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 20%，在820士5°C保温5min除气，然后扒渣，再在770°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si20%, Cu2. 0%, Nil. 1%，Mgl. 6%,杂质 0. 6%,余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温4h，然后在60°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温8h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度(σ b)为 28kg/mm2，伸长率(δ 5)为1. 0%，布氏硬度为138ΗΒ ；
共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 6%，低于ZL105合金在、+5(Γ80 的线收缩率(1.05 1. 1%)，过共晶铝硅合金铸件与ZL105合金进行耐磨性比较，试验条件为试片 Φ35Χ 10mm，试验介质为机油，试验时间为10h，试验负荷为50kg，测得过共晶铝硅合金铸件磨掉的重量为0. 0087g，ZL105合金磨掉的重量为0. 0269g。实施例2
将坩埚预热至400士5°C，将A128Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温12min， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 071% ；
用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 18%，在820士5°C保温6min除气，然后扒渣，再在780°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si22%, Cul. 0%, Nil. 6%, Mgl. 0%,杂质 0. 5%,余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温5h，然后在70°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温7h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度(σ b)为25kg/mm2，伸长率(δ 5)为1. 2%，布氏硬度为136ΗΒ ；
共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 8% ；过共晶铝硅合金铸件与ZL105合金进行耐磨性比较，试验条件为试片Φ35Χ 10mm，试验介质为机油，试验时间为10h，试验负荷为 50kg，测得过共晶铝硅合金铸件磨掉的重量为0. 0012g，ZL105合金磨掉的重量为0. 0063g。实施例3
将坩埚预热至400士5°C，将AU8Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温Hmin， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 074% ；
用钟罩将SiCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 16%，在820士5°C保温7min除气，然后扒渣，再在790°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si21%, Cul. 5%, Nil. 4%, Mgl. 2%，杂质 0. 5%，余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温4h，然后在70°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温《ι进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度(σ b)为 22kg/mm2，伸长率(δ 5)为1. 4%，布氏硬度为132ΗΒ ； 共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 7%。实施例4
将坩埚预热至400士5°C，将AU8Si合金、A150Cu合金和A18Ni合金置于坩埚中，升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；
用钟罩将变质剂CulOP合金压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温15min， 变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的0. 08% ；
用钟罩将SiCl2压入合金熔体中，加入量为合金熔体总重量的0. 15%，在820士5°C保温Smin除气，然后扒渣，再在800°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为 Si22%, Cul. 7%, Nil. 2%, Mgl. 5%,杂质 0. 6%,余量为 Al ；
将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温池，然后在80°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温证进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件，拉强度(σ b)为 20kg/mm2，伸长率(δ 5)为1. 5%，布氏硬度为129ΗΒ ； 共晶铝硅合金浇注时的线收缩率为0. 6%。
权利要求
1.一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将坩埚预热至400士 5°C，将AU8Si合金、A150CU合金和A18Ni合金置于坩埚中， 升温至720士5°C，待全部物料熔化后用钟罩将金属镁压入熔化的物料中，金属镁熔化后获得合金熔体；(2)用钟罩将变质剂压入合金熔体中并搅拌均勻，然后在820士5°C保温l(Tl5min； 所述的变质剂为CulOP合金，变质剂的加入量按CulOP合金中的P占合金熔体总重量的 0. 07 0. 08% ；(3)用钟罩将ZnCl2压入合金熔体中，在820士5°C保温5 8min除气，然后扒渣，再在 77(T800°C浇注制成过共晶铝硅合金铸坯，其成分按重量百分比为Si2(T22%，Cul. (Γ2. 0%， Nil. Γ . 6%，Mgl. (Tl. 6%，杂质彡0. 6%，余量为Al ；ZnCl2的加入量为合金熔体总重量的 0. 15^0. 20% ；(4)将过共晶铝硅合金铸坯加热至525士5°C，保温3、h，然后在6(T80°C的水中冷却进行固溶处理，再在180士5°C条件下保温5、h进行时效处理，获得过共晶铝硅合金铸件。
2.根据权利要求1所述的一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，其特征在于所述的过共晶铝硅合金铸件的的抗拉强度为20l8kg/mm2，伸长率为1. (Tl. 5%，布氏硬度为 129 138HB。
全文摘要
一种过共晶铝硅合金铸件的制备方法，按以下步骤进行(1)将坩埚预热，将AlSi合金、AlCu合金和AlNi合金置于坩埚中升温，熔化后将金属镁压入物料中；(2)将变质剂压入合金熔体中并搅拌均匀，然后保温；(3)将ZnCl2压入合金熔体中，保温除气后扒渣，再浇注成铸坯；(4)将铸坯进行热处理获得过共晶铝硅合金铸件。本发明的方法制备的产品其力学性能优于同类过共晶铝合金产品，工艺简单，易于实现工业化，制备成本低。
文档编号C22F1/043GK102319875SQ20111029631
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者倪伟, 张丙岩, 王铁军, 贾石, 陈志 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司