专利名称:高硅铸铝光谱标准样品及其制备方法
技术领域:
本发明涉及一种鉴别铝材的标准样品,特别是一种高硅铸铝合金光谱标准样品。
(二)、技术背景由于高硅铸造铝合金热膨胀系数小,耐磨性和高温强度好,近年来获得了广泛的应用,例如,在高温下要求耐磨性好和强度高的活塞、发动机缸体等。随着高硅铸铝合金市场不断广大,相应对其产品质量的要求也越来越严。现有的高硅铸铝合金是依次经过熔炼、调整化学成分、铸造、均匀化处理、挤压和锯切等普通的工序制备而成的,它主要含有Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti、Ni、Pb和Sn等化学元素。这种高硅铸铝合金标准样品存在着化学成分均匀性差,特别是Si、Cu、Mg等元素不均匀,晶粒大,有初晶硅和共晶硅,极不易挤压加工;以国内标样11.70%Si、0.644%Cu、0.883%Mg的高硅铸铝合金标准样品为例,它的相对标准偏差RSD分别是0.23、0.030、0.042,以进口标样9.54%Si、2.99%Cu、0.990%Mg的高硅铸铝合金标准样品为例,它的相对标准偏差RSD分别是0.17、0.074、0.023;这类标准样品容易造成检验人员的判断失误,难于满足成分控制的要求。
本发明的另一个目的是提供该高硅铸铝光谱标准样品的制备方法。
本发明的目的中所述的高硅铸铝光谱标准样品是在纯铝中均匀含有下述总重量百分比的化学元素Si1.03~13.70, Fe0.147~1.50, Cu0.125~7.44,Mn0.090~1.05, Mg0.049~1.53, Zn0.052~1.05,Ti0.034~0.274, Ni0.0099~0.197,Pb0.012~0.202,Sn0.0014~0.149, Sr0.0054~0.188。
上述高硅铸铝光谱标准样品的制备方法是按如下的步骤进行的1)熔炼(1)将炉温升至400℃左右进行烘炉,加入高纯铝,还加入Al-Fe、Al-Cu、Al-Mn等中间合金,并撒入普通熔剂,升温熔化;(2)扩散熔炼按计算量的105%~110%加入结晶硅,充分搅拌,让铝水把结晶硅包裹好,然后保温六个小时以上,利用硅具有扩散系数大的特点,进行长时间扩散,使硅均匀地溶解到铝中;(3)加入Al-Ti、Al-Ni、纯Mg、纯Zn、纯Pb和纯Sn等化学元素,待熔化后耙渣、搅拌两次以上,每次耙渣、搅拌的间隔时间是十分钟;(4)取样分析,根据分析结果调整其化学成分至符合设计要求为止;(5)变质处理在温度为720℃~750℃的条件下,加入Al-10%Sr,调整其化学成分至符合设计要求为止;(6)断口检查取样,打断口样,观察样的断口,要求断口呈灰白色,无粗晶且组织致密;2)铸造用半连续铸造机进行铸造,石墨漏斗进行分液,用玻璃丝布进行过滤,冷却水水压控制在0.09Mpa~0.095Mpa,调整温度至840℃~850℃,铸造速度控制在65mm/分~70mm/分,最后铸成直径为162mm圆柱锭,即是标样铸锭;3)标样铸锭均匀化处理控制炉温在510℃~520℃,将铸造出的标样铸锭放置于炉温中,在490℃~500℃的温度下保温12个小时后,随炉温冷却至室温;4)挤压、锯切等加工均匀化处理后的标样铸锭再经过2000吨油压挤压机挤压成直径为60mm的棒材,再锯切成Ф60mm×30mm的小圆柱形,即是最后的标样样品。
由于采用了Al-Sr变质处理,本发明的高硅铸铝标准样品的化学成分均匀、组织致密,无粗大的初粗粒,而且提高了加工性能;又由于采用了长时间扩散熔炼技术,使得硅充分扩散到铝中,显著提高标样化学成分均匀性。以本发明的10.98%Si、0.624%Cu、1.35%Mg的高硅铸铝合金标准样品为例,它的相对标准偏差RSD分别是0.065、0.0035、0.013,这说明它的均匀性好于同类的国内及进口标准样品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明本发明中的高硅铸铝光谱标准样品是在纯铝中均匀含有下述总重百分比的化学元素Si1.03~13.70, Fe0.147~1.50, Cu0.125~7.44,Mn0.090~1.05, Mg0.049~1.53, Zn0.052~1.05,Ti0.034~0.274, Ni0.0099~0.197,Pb0.012~0.202,Sn0.0014~0.149, Sr0.0054~0.188。
以标样号为E511a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si10.91, Fe1.12, Cu0.468, Mn0.292,Mg0.381, Zn0.487,Ti0.060, Ni0.145,Pb0.152, Sn0.098,Sr0.018。
以标样号为E512a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si5.93, Fe0.825,Cu1.54, Mn0.485,Mg0.672, Zn0.782,Ti0.094, Ni0.119,Pb0.156, Sn0.064,Sr0.0054。
以标样号为E513a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si13.70, Fe0.147,Cu2.31, Mn0.619,Mg0.932, Zn0.190,Ti0.109, Ni0.077,Pb0.065, Sn0.026,Sr0.188。
以标样号为E514a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si3.00, Fe0.395, Cu3.61, Mn1.05,Mg1.23, Zn1.05, Ti0.180, Ni0.049,Pb0.042, Sn0.0096,Sr0.046。
以标样号为E515a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si8.33, Fe0.640, Cu0.125, Mn0.837,Mg0.049, Zn0.052, Ti0.034, Ni0.197,Pb0.012, Sn0.149, Sr0.011。
以标样号为E516a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si1.03, Fe1.50, Cu4.98, Mn0.090,
Mg1.53, Zn1.37, Ti0.206, Ni0.020,Pb0.202,Sn0.0014,Sr0.0054。
以标样号为E517a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si4.76, Fe0.173, Cu7.44, Mn0.173,Mg0.316, Zn0.301, Ti0.060, Ni0.012,Pb0.024, Sn0.0026, Sr0.048。
以标样号为E518a为例,其中各化学元素的总重量的百分比是Si9.02, Fe0.279, Cu1.51, Mn0.246,Mg0.516,Zn0.133, Ti0.274, Ni0.0099,Pb0.026,Sn0.0037,Sr0.053。
发明的上述的高硅铸铝光谱标准样品的制备方法,其特征在于它是按如下的步骤进行的1)熔炼(1)将炉温升至400℃左右进行烘炉,加入高纯铝,还加入Al-Fe、Al-Cu、Al-Mn等中间合金,并撒入普通熔剂,升温熔化;(2)扩散熔炼按计算量的105%~110%加入结晶硅,充分搅拌,让铝水把结晶硅包裹好,然后保温六个小时以上,利用硅具有扩散系数大的特点,进行长时间扩散,使硅均匀地溶解到铝中;(3)加入Al-Ti、Al-Ni、纯Mg、纯Zn、纯Pb和纯Sn等化学元素,待熔化后耙渣、搅拌两次以上,每次耙渣、搅拌的间隔时间是十分钟;(4)取样分析,根据分析结果调整其化学成分至符合设计要求为止;(5)变质处理在温度为720℃~750℃的条件下,加入Al-10%Sr,调整其化学成分至符合设计要求为止;(6)断口检查取样,打断口样,观察样的断口,要求断口呈灰白色,无粗晶且组织致密;2)铸造用半连续铸造机进行铸造,石墨漏斗进行分液,用玻璃丝布进行过滤,冷却水水压控制在0.09Mpa~0.095Mpa,调整温度至840℃~850℃,铸造速度控制在65mm/分~70mm/分,最后铸成直径为162mm圆柱锭,即是标样铸锭;3)标样铸锭均匀化处理控制炉温在510℃~520℃,将铸造出的标样铸锭放置于炉温中,在490℃~500℃的温度下保温12个小时后,随炉温冷却至室温;4)挤压、锯切等加工均匀化处理后的标样铸锭再经过2000吨油压挤压机挤压成直径为60mm的棒材,再锯切成Ф60mm×30mm的小圆柱形,即是最后的标样样品。
权利要求
1.一种高硅铸铝光谱标准样品,其特征在于它是在纯铝中均匀含有下述总重量百分比的化学元素Si1.03~13.70, Fe0.147~1.50, Cu0.125~7.44,Mn0.090~1.05, Mg0.049~1.53, Zn0.052~1.05,Ti0.034~0.274, Ni0.0099~0.197,Pb0.012~0.202,Sn0.0014~0.149, Sr0.0054~0.188。
2.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si10.91, Fe1.12, Cu0.468, Mn0.292,Mg0.381, Zn0.487,Ti0.060, Ni0.145,Pb0.152, Sn0.098,Sr0.018。
3.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si5.93, Fe0.825,Cu1.54, Mn0.485,Mg0.672, Zn0.782,Ti0.094, Ni0.119,Pb0.156, Sn0.064,Sr0.0054。
4.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si13.70, Fe0.147,Cu2.31, Mn0.619,Mg0.932, Zn0.190,Ti0.109, Ni0.077,Pb0.065, Sn0.026,Sr0.188。
5.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si3.00, Fe0.395, Cu3.61, Mn1.05,Mg1.23, Zn1.05, Ti0.180, Ni0.049,Pb0.042,Sn0.0096,Sr0.046。
6.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si8.33, Fe0.640, Cu0.125, Mn0.837,Mg0.049, Zn0.052, Ti0.034, Ni0.197,Pb0.012, Sn0.149, Sr0.011。
7.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si1.03, Fe1.50, Cu4.98, Mn0.090,Mg1.53, Zn1.37, Ti0.206, Ni0.020,Pb0.202, Sn0.0014,Sr0.0054。
8.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si4.76, Fe0.173, Cu7.44, Mn0.173,Mg0.316, Zn0.301, Ti0.060, Ni0.012,Pb0.024, Sn0.0026,Sr0.048。
9.如权利要求1所述的高硅铸铝光谱标准样品,其中各化学元素的总重量的百分比是Si9.02, Fe0.279, Cu1.51, Mn0.246,Mg0.516,Zn0.133, Ti0.274, Ni0.0099,Pb0.026,Sn0.0037,Sr0.053。
10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的高硅铸铝光谱标准样品的制备方法,其特征在于它是按如下的步骤进行的1)熔炼(1)将炉温升至400℃左右进行烘炉,加入高纯铝,还加入Al-Fe、Al-Cu、Al-Mn等中间合金,并撒入普通熔剂,升温熔化;(2)扩散熔炼按计算量的105%~110%加入结晶硅,充分搅拌,让铝水把结晶硅包裹好,然后保温六个小时以上,进行长时间扩散,使硅均匀地溶解到铝中;(3)加入Al-Ti、Al-Ni、纯Mg、纯Zn、纯Pb和纯Sn等化学元素,待熔化后耙渣、搅拌两次以上,每次耙渣、搅拌的间隔时间是十分钟;(4)取样分析,根据分析结果调整其化学成分至符合设计要求为止;(5)变质处理在温度为720℃~750℃的条件下,加入Al-10%Sr,调整其化学成分至符合设计要求为止;(6)断口检查取样,打断口样,观察样的断口,要求断口呈灰白色,无粗晶且组织致密;2)铸造用半连续铸造机进行铸造,石墨漏斗进行分液,用玻璃丝布进行过滤,冷却水水压控制在0.09Mpa~0.095Mpa,调整温度至840℃~850℃,铸造速度控制在65mm/分~70mm/分,最后铸成直径为162mm圆柱锭,即是标样铸锭;3)标样铸锭均匀化处理控制炉温在510℃~520℃,将铸造出的标样铸锭放置于炉温中,在490℃~500℃的温度下保温12个小时后,随炉温冷却至室温;4)挤压、锯切等加工均匀化处理后的标样铸锭再经过2000吨油压挤压机挤压成直径为60mm的棒材,再锯切成Ф60mm×30mm的小圆柱形,即是最后的标样样品。
全文摘要
一种高硅铸铝光谱标准样品及其制备方法,它是在纯铝中均匀含有下述总重量百分比的化学元素Si1.03~13.70,Fe0.147~1.50,Cu0.125~7.44,Mn0.090~1.05,Mg0.049~1.53,Zn0.052~1.05,Ti0.034~0.274,Ni0.0099~0.197,Pb0.012~0.202,Sn0.0014~0.149,Sr0.0054~0.188。由于采用了Al-Sr变质处理,本发明的高硅铸铝标准样品的化学成分均匀、组织致密,无粗大的初粗粒,而且提高了加工性能;又由于采用了长时间扩散熔炼技术,使得硅充分扩散到铝中,显著提高标样化学成分均匀性。
文档编号G01N1/28GK1410572SQ02133859
公开日2003年4月16日 申请日期2002年10月1日 优先权日2002年10月1日
发明者朱学纯, 谢光鑫, 吴洪军, 黄平, 彭速中 申请人:西南铝业(集团)有限责任公司