一种高硅铝合金材料熔化压铸工艺

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体涉及一种高硅铝合金材料熔化压铸工艺。

背景技术

高硅铝合金是一种以铝、硅为主成分的铸造合金，一般含硅11％，同时含少量铜铁镍等以提高强度；高硅铝合金具有流动性好，无热裂倾向，线收缩小的特点，同时具有较高的比强度和较好的铸造性能，广泛的应用于航空、航天、汽车建筑等领域；高硅铝合金的主要用途有：1、在含硅量超过Al-Si共晶点(硅11.7％)的铝硅合金中，硅的颗粒可明显提高合金的耐磨性，组成一类用途很广的耐磨合金。2、用于制造低中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等，也用作钎焊焊料。3、铝硅合金是一种强复合脱氧剂，在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率，并可净化钢液，提高钢材质量。用铝脱氧的钢锭，一般称为镇定钢，由于铝脱氧后会被氧化成氧化铝，氧化铝可以细化奥氏体晶粒，所以铝脱氧的钢具有较好的综合力学性能。

一般来说，随着合金中硅含量的上升，合金的耐磨性和铸造性能也会进一步提升。但未经变质处理的铸态高硅铝合金中，初生硅和共晶硅相以粗大的块状及片针状分布在铝基体中，在受力过程中非常容易在这些部位引起应力集中，导致合金的强度、塑性显著降低，影响材料的加工性能。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高硅铝合金材料熔化压铸工艺。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种高硅铝合金材料熔化压铸工艺，包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭和中间合金作为合金原料，按比称取各原料，将称量好的原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、先将所述纯铝锭加入到熔炼炉中加热至750-780℃，搅拌使原料完全熔化，再加入预热好的中间合金，继续升温至780-800℃，搅拌使原料完全熔化，加入熔体质量1％的覆盖剂，加入熔体质量0.5-0.6％的变质剂，加入熔体质量0.1-0.2％的细化剂，充分熔化后得到合金熔体；其中，所述变质剂具有如下的质量组分组成：六偏磷酸钠4.0-5.0％，锶3.0-3.5％，铒0.1-0.5％，锂0.1-0.25％，余量为铝；

S3、将所述合金熔体的温度调整至750-780℃，加入精炼剂对所述合金熔体进行精炼除气，扒除漂浮在熔体表面的氧化杂质，再次精炼20-30min后保温静置20-30min，得到精炼合金熔体；

S4、将所述精炼合金熔体的温度冷却至700℃，压铸成型，将压铸件加热后淬水进行固溶处理，再进行时效处理。

优选的，所述覆盖剂为氯化钠和氯化钾的混合物，其中，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1。

优选的，所述变质剂中的锶、铒和锂以单质形式加入或以与铝形成中间合金的形式加入。

优选的，所述细化剂为Al-5Ti-B中间合金。

优选的，所述精炼剂为六氯乙烷、氩气、氯气、氟利昂中的一种或两种，精炼温度为750-800℃。

优选的，所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述精炼合金熔体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，卸压脱模。

优选的，所述固溶处理条件为：加热温度535-540℃，固溶时间4-8h。

优选的，所述时效处理的时效制度为165℃×10h。

本发明的有益效果为：

本发明以六偏磷酸钠为磷源，其中，磷可与铝发生反应，形成大量弥散分布的AlP形核质点，由于AlP异质形核质点的变质作用，提高合金初生硅相的形核，促进共晶硅粒的细化；锶、铒和锂则可以通过吸附固溶在硅相原子上，改变硅相的共生生长方式，细化硅晶粒，使其均匀分布在铝基体中，同时抑制硅相生长，使压铸件力学性能明显提高；覆盖剂起到保护熔体的作用，防止铝熔体的高温氧化。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种高硅铝合金材料熔化压铸工艺，包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭和中间合金作为合金原料，按比称取各原料，将称量好的原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、先将所述纯铝锭加入到熔炼炉中加热至750-780℃，搅拌使原料完全熔化，再加入预热好的中间合金，继续升温至780-800℃，搅拌使原料完全熔化，加入熔体质量1％的覆盖剂，加入熔体质量0.54％的变质剂，加入熔体质量0.12％的Al-5Ti-B中间合金作细化剂，充分熔化后得到合金熔体；其中，所述变质剂具有如下的质量组分组成：六偏磷酸钠4.2％，锶3.2％，铒0.4％，锂0.15％，余量为铝，锶、铒和锂以与铝形成中间合金的形式加入，与铝锭和六偏磷酸钠共混为变质剂；所述覆盖剂为氯化钠和氯化钾的混合物，其中，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；

S3、将所述合金熔体的温度调整至750-780℃，加入六氯乙烷对所述合金熔体进行精炼除气，精炼温度为750-800℃，扒除漂浮在熔体表面的氧化杂质，再次精炼20-30min后保温静置20-30min，得到精炼合金熔体；

S4、将所述精炼合金熔体的温度冷却至700℃，压铸成型，将压铸件加热后淬水进行固溶处理，再进行时效处理；所述固溶处理条件为：加热温度535-540℃，固溶时间4-8h；所述时效处理的时效制度为165℃×10h。

所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述精炼合金熔体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，卸压脱模。

实施例2

一种高硅铝合金材料熔化压铸工艺，包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭和中间合金作为合金原料，按比称取各原料，将称量好的原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、先将所述纯铝锭加入到熔炼炉中加热至750-780℃，搅拌使原料完全熔化，再加入预热好的中间合金，继续升温至780-800℃，搅拌使原料完全熔化，加入熔体质量1％的覆盖剂，加入熔体质量0.6％的变质剂，加入熔体质量0.18％的Al-5Ti-B中间合金作细化剂，充分熔化后得到合金熔体；其中，所述变质剂具有如下的质量组分组成：六偏磷酸钠4.5％，锶3.2％，铒0.2％，锂0.2％，余量为铝，锶、铒和锂以与铝形成中间合金的形式加入，与铝锭和六偏磷酸钠共混为变质剂；所述覆盖剂为氯化钠和氯化钾的混合物，其中，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；

S3、将所述合金熔体的温度调整至750-780℃，加入六氯乙烷对所述合金熔体进行精炼除气，精炼温度为750-800℃，扒除漂浮在熔体表面的氧化杂质，再次精炼20-30min后保温静置20-30min，得到精炼合金熔体；

S4、将所述精炼合金熔体的温度冷却至700℃，压铸成型，将压铸件加热后淬水进行固溶处理，再进行时效处理；所述固溶处理条件为：加热温度535-540℃，固溶时间4-8h；所述时效处理的时效制度为165℃×10h。

所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述精炼合金熔体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，卸压脱模。

实施例3

一种高硅铝合金材料熔化压铸工艺，包括以下步骤：

S1、选择工业纯铝锭和中间合金作为合金原料，按比称取各原料，与实施例1和实施例2相同，将称量好的原料放入预热炉中加热以完全去除水分；

S2、先将所述纯铝锭加入到熔炼炉中加热至750-780℃，搅拌使原料完全熔化，再加入预热好的中间合金，继续升温至780-800℃，搅拌使原料完全熔化，加入熔体质量1％的覆盖剂，加入熔体质量0.54％的变质剂，加入熔体质量0.12％的Al-5Ti-B中间合金作细化剂，充分熔化后得到合金熔体；其中，所述变质剂具有如下的质量组分组成：磷1.26％，余量为铝，所述磷以与铝形成中间合金的形式加入；所述覆盖剂为氯化钠和氯化钾的混合物，其中，氯化钠和氯化钾的质量比为1:1；

S3、将所述合金熔体的温度调整至750-780℃，加入六氯乙烷对所述合金熔体进行精炼除气，精炼温度为750-800℃，扒除漂浮在熔体表面的氧化杂质，再次精炼20-30min后保温静置20-30min，得到精炼合金熔体；

S4、将所述精炼合金熔体的温度冷却至700℃，压铸成型，将压铸件加热后淬水进行固溶处理，再进行时效处理；所述固溶处理条件为：加热温度535-540℃，固溶时间4-8h；所述时效处理的时效制度为165℃×10h。

所述压铸成型具体是将模具型腔预热至200～230℃，再以所述精炼合金熔体进行充型，开始的充型流速为0.25-0.30m/s，充型率超过60％后，充型流速为1.7-2.0m/s，铸造压力70MPa，保压时间为100～110s，卸压脱模。

对实施例1-3所述铝合金进行力学性能测试，结果如下表：

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。