一种抗磨轻金属材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗磨轻金属材料及其制备方法。抗磨轻金属材料包括：结晶硅18.62％～19.66％，金属铝74.48％～78.64％，金属锡1％～6％，Al–2.5P金属合金0.7％～0.9％。抗磨轻金属材料的制备方法为：在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶硅；待结晶硅完全熔化后，将温度降至720℃，加入纯金属锡；金属锡完全熔化后，将温度升高至850℃，加入Al–2.5P金属合金，再用0.5％六氯乙烷除气，保持静止30min；最后在760℃温度下浇注预热200℃的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。本发明的有益效果是：提高了材料的耐磨性能，延长材料的使用寿命；节约资源；在工业行业中有广泛的应用。
【专利说明】一种抗磨轻金属材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料领域，特别涉及一种抗磨轻金属材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]过共晶Al-Si合金由于密度小、比强度高、铸造性能好，具有较高的力学性能，较低的热膨胀系数及良好的耐腐蚀性能，在电子、汽车、航空、航天等领域得到了广泛的应用，尤其适用于同时要求低密度与高耐磨性的场合，如汽车发动机缸体，空压机缸体及缸盖坐寸ο
[0003]但采用普通铸造方法获得的该合金组织中硬而脆的初生Si相为粗大的块状，极易脱落，划伤基体，严重地恶化其减磨性能和切削性能，限制了这类合金在生产中的应用。
[0004]在相对硬的基体中加入一种或几种低熔点元素形成软质相能够赋予材料自润滑性能，从而改善材料的减磨和切削性能。锡(锡)的熔点仅为220°C且由于其与Al间的互不相溶性，在铝或铝合金中以单质形式存在，加入到铝或铝合金中能够在摩擦表面形成一层润滑膜，减少摩擦副咬合的几率。一种含锡的A1-Si合金成为了解决问题的关键。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种抗磨轻金属材料及其制备方法。能够提高材料耐磨性，延长材料的使用寿命。
[0006]为实现上述目的，本发明包括如下的技术方案:
[0007]一种抗磨轻金属材料，由下列物质按如下重量百分比组成:结晶硅18.62%?19.66%，金属铝 74.48%?78.64%，金属锡 I %?6%，A1 - 2.5P 金属合金 0.7%?0.9%。
[0008]作为进一步优选，所述金属铝为纯度为99.7%的工业纯铝。
[0009]作为进一步优选，结晶硅与金属铝的重量比为1:4。
[0010]作为进一步优选，所述Al - 2.5P金属合金是指含有质量分数为2.5%磷的铝磷合金。
[0011]一种抗磨轻金属材料的制备方法，包括以下几个步骤:
[0012]a、在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶娃；
[0013]b、待步骤a中的结晶硅完全熔化后，将温度降至715°C?725°C，向反应体系中加入金属锡；
[0014]C、待金属锡完全熔化后，将温度升高至845°C?855°C，加入Al_2.5P金属合金，之后用0.5%六氯乙烷排出电阻炉内的空气，恒温30min ；
[0015]d、最后在755°C?765°C温度下浇注预热195°C?205°C的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。
[0016]本发明的有益效果是:提高了材料的耐磨性能，延长材料的使用寿命；节约资源；在工业行业中有广泛应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为磨损率随金属锡加入量的变化曲线
[0018]图2为摩擦系数随金属锡加入量的变化曲线
[0019]图3为硬度随金属锡加入量的变化曲线
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0021]实施例1:
[0022]一种抗磨轻金属材料，由下列物质按如下重量百分比组成:结晶硅19.66%，金属铝78.64%，金属锡1%，Α1-2.5P金属合金0.7%。
[0023]制备方法:
[0024]a、在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶娃；
[0025]b、待结晶娃完全溶化后,将温度降至715 C，向反应体系中加入I %的纯金属锡；
[0026]C、待金属锡完全熔化后，将温度升高至855°C，加入0.7%Α1-2.5P金属合金，之后用0.5%的六氯乙烧除气,保持静止30min ；
[0027]d、最后在755°C温度下浇注预热205°C的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。
[0028]实施例2:
[0029]一种抗磨轻金属材料，由下列物质按如下重量百分比组成:结晶硅19.24%，金属铝76.96 %，金属锡3 %，Al-2.5P金属合金0.8%。
[0030]制备方法:
[0031]a、在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶娃；
[0032]b、待结晶娃完全溶化后,将温度降至725 C，向反应体系中加入3%的纯金属锡；
[0033]C、待金属锡完全熔化后，将温度升高至845°C，加入0.8%Α1-2.5P金属合金，之后用0.5%的六氯乙烧除气,保持静止30min ；
[0034]d、最后在765°C温度下浇注预热195°C的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。
[0035]实施例3:
[0036]一种抗磨轻金属材料，由下列物质按如下重量百分比组成:结晶硅18.66%，金属铝74.64%，金属锡6%，Al-2.5P金属合金0.7%。
[0037]制备方法:
[0038]a、在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶娃；
[0039]b、待结晶娃完全溶化后，将温度降至720 C，向反应体系中加入6%的纯金属锡；
[0040]C、待金属锡完全熔化后，将温度升高至850°C，加入0.9%Α1-2.5P金属合金，之后用0.5%的六氯乙烧除气,保持静止30min ；
[0041]d、最后在760°C温度下浇注预热200°C的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。
[0042]实施例4:
[0043]一种抗磨轻金属材料，由下列物质按如下重量百分比组成:结晶硅19.46%，金属铝77.84%,金属锡2%，Al-2.5P金属合金0.7%。
[0044]制备方法:
[0045]a、在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶娃；
[0046]b、待结晶娃完全溶化后，将温度降至723 C，向反应体系中加入6%的纯金属锡；
[0047]C、待金属锡完全熔化后，将温度升高至848°C，加入0.9%Α1-2.5P金属合金，之后用0.5%的六氯乙烧除气,保持静止30min ；
[0048]d、最后在762°C温度下浇注预热198°C的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。
[0049]实施例5:
[0050]一种抗磨轻金属材料，由下列物质按如下重量百分比组成:结晶硅18.84%，金属铝75.36 %，金属锡5 %，Al-2.5P金属合金0.8%。
[0051]制备方法:
[0052]a、在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶娃；
[0053]b、待结晶娃完全溶化后，将温度降至718 C，向反应体系中加入6%的纯金属锡；
[0054]C、待金属锡完全熔化后，将温度升高至852°C，加入0.9%Α1-2.5P金属合金，之后用0.5%的六氯乙烧除气,保持静止30min ；
[0055]d、最后在756°C温度下浇注预热202°C的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。
[0056]如图1、图2和图3所示，在60N载荷作用下对合金磨损率和摩擦系数进行测定。磨损率由质量损失和滑动距离确定。当不加入金属锡时，磨损率最大为40mg/km，摩擦系数为
0.6，布氏硬度为95kgf ;当加入I %金属的锡时，磨损率最大为34mg/km，摩擦系数为0.57。布氏硬度为92kgf ;当加入3%的锡时，磨损率最大为29mg/km，摩擦系数为0.55。布氏硬度为87kgf ;当加入6%的锡时，磨损率最大为31mg/km，摩擦系数为0.5。布氏硬度为80kgf。
[0057]由此可见，加入金属锡后，铝硅合金在磨损率、布氏硬度和摩擦系数都明显得到了改善。
[0058]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
【权利要求】
1.一种抗磨轻金属材料，其特征在于，由下列物质按如下重量百分比组成:结晶硅18.62%?19.66%，金属铝74.48 %?78.64%，金属锡1%?6%，A1_2.5P金属合金0.7%?0.9%。
2.如权利要求1所述的抗磨轻金属材料，其特征在于:所述金属铝为纯度为99.7%的工业纯铝。
3.如权利要求1所述的抗磨轻金属材料，其特征在于:结晶硅与金属铝的重量比为1:4。
4.如权利要求1所述的抗磨轻金属材料，其特征在于:所述Al- 2.5P金属合金是指含有质量分数为2.5%磷的招磷合金。
5.一种用于制造如权利要求1?4任意一项所述的抗磨轻金属材料的制备方法,其特征在于: a、在电阻炉中加入金属铝和1/3的结晶硅，加温使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的结晶娃; b、待步骤a中的结晶硅完全熔化后，将温度降至715°C?725°C，向反应体系中加入金属锡； C、待金属锡完全熔化后，将温度升高至845°C?855°C，加入Al_2.5P金属合金，之后用.0.5%六氯乙烷排出电阻炉内的空气，恒温30min ； d、最后在755°C?765°C温度下浇注预热195°C?205°C的金属模具中，即得抗磨轻金属材料。
【文档编号】C22C21/02GK104294101SQ201410582181
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】司颐 申请人:辽宁石化职业技术学院