專利名稱：一種鋁硅合金變質劑及其處理方法
技術領域：
本發明屬于鋁硅合金變質處理領域，尤其是涉及一種用于細化亞共晶和過共晶鋁硅合金中共晶硅的變質劑及其制備處理方法。
背景技術：
鋁硅合金因具有良好的鑄造性能，因而應用相當普遍，隨著汽車、摩托車行業的發展，對鋁硅合金的需求量越來越大；但無論在亞共晶鋁硅合金中還是在過共晶鋁硅合金中都存在著針狀共晶硅組織，嚴重惡化了鋁硅合金的力學性能，特別是塑韌性能。因此，對鋁硅合金中針狀共晶硅進行變質處理是十分必要的。對鋁硅合金中共晶硅能夠起到變質作用的元素主要有鈉、鍶、鋇、鉍、銻以及稀土元素等。鈉是應用最早的變質元素，變質效果很好，主要以鈉鹽的形式加入，成本低；但由于鈉易蒸發易氧化，隨保溫時間的延長，鈉含量迅速降低，變質有效期短，衰退快，且易產生氣孔，難以滿足生產工藝制度的要求。所以，20世紀60年代發現鍶的變質作用后，鍶逐漸取代鈉，與鈉相比，鍶可以方便地以中間合金的形式加入，吸收率高且穩定，在保溫過程中的氧化燒損速度慢，變質有效期長；但鍶變質后，鋁硅合金組織中氣孔的數量增加，而且分散，遍及整個鑄件。采用銻變質，可獲得細片狀共晶硅，形態介于片狀與纖維狀之間，鑄件吸氣傾向小，合金鑄造性能好，鑄件致密，力學性能好；銻變質的鋁硅合金鑄件的切削加工性明顯提高，銻與鈉鍶等變質劑具有相互毒化的作用，銻變質鋁硅合金廢料的再利用是個問題。用稀土元素作為鋁硅合金的變質劑，不但變質效果好，而且可以提高合金的力學性能，研究表明，加入稀土元素鑭、銪、鈰或混合稀土可以變質鋁硅合金中的共晶硅，同時兼有凈化鋁液作用，然而，稀土元素價格昂貴，特別是近幾年來，價格不斷翻番，大大提高了生產成本。

發明內容
本發明的目的是提供一種加入量少、成本低、工藝簡單的鋁硅合金的變質劑及其制備處理方法，此變質劑能使鋁硅合金中的共晶硅得到細化、球化，進而提高此合金的使用性能。本發明的目的通過以下技術方案實現一種用于細化鋁硅合金中共晶硅的變質劑，包括三氧化二釹和鋁，所述三氧化二釹的質量百分比為30% 60%，余量為鋁。一種用上述鋁硅合金變質劑對鋁硅合金的變質處理方法，處理過程包括以下步驟步驟一，稱取三氧化二釹粉和鋁粉均勻混合后，壓制成塊，所述三氧化二釹粉的質量百分比為30% 60%，余量為鋁粉；步驟二，鋁硅合金的質量百分比化學成分選擇如下Si 7. O 20. O, Fe 0 O. 5，Cu 0 4. O, Mn 0 O. 5，Zn 0 O. 2，其余為鋁；步驟三，將步驟二所述鋁硅合金在電阻爐中熔化后，在750°C 850°C下加入已壓制成塊的三氧化二釹粉和鋁粉，攪拌至完全熔化，保溫8 10分鐘，然后加入精煉劑，靜置 8 10分鐘，充分攪拌和打渣后，在750°C 850°C下澆注成型，變質劑的加入量為合金熔體質量的O. 1% I. 0%。本發明變質劑是一種“綠色”變質劑，應用過程中不產生有毒氣體，無污染；制備和變質工藝簡單，操作方便，成本低廉；能變質鋁硅合金中的共晶硅，變質效果顯著，使共晶硅由原來的長針狀變為圓點狀或致密的網狀，變質后的鋁硅合金抗拉強度和韌性都得到改善，抗拉強度比未進行變質處理的提高了 9%，延伸率提高了 80%。


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氧化 [0025 [0026 [0027
圖I是未變質的含硅量為7%的亞共晶鋁硅合金金相組織圖片；
圖2是變質處理后的含硅量為7%的亞共晶鋁硅合金金相組織圖片；
圖3是變質劑不同加入量下含硅量為7%的亞共晶鋁硅合金的應力應變曲線圖； 圖4是未變質的含硅量為11%的亞共晶鋁硅合金金相組織圖片；
圖5是變質處理后的含硅量為11%的亞共晶鋁硅合金金相組織圖片；
圖6是未變質的含硅量為18%的過共晶鋁硅合金金相組織圖片；
圖7是變質處理后的含硅量為18%的過共晶鋁硅合金金相組織圖片。
具體實施方法實施例I :
一種鋁硅合金變質劑，其質量百分比組成為三氧化二釹50%，余量為鋁；稱取三釹粉和鋁粉，按比例配置，混合均勻后壓制成塊。
鋁硅合金的質量百分比化學成分選擇如下
Si 7. 14，Fe 0. 17，Cu 3. 90，Mn 0. 007，Zn 0. 03，其余為鋁。
合金在電阻爐中熔化后，在850°C下加入已壓制成塊的三氧化二釹粉和鋁粉，攪拌至完全熔化，保溫8 10分鐘，然后加入精煉劑，充分攪拌和打渣后，靜置8 10分鐘，在 850°C下澆注成型。變質劑的加入量為合金熔體質量的O.圖I和圖2分別為
變質處理前后合金的金相組織圖片。由圖可見，變質前圖I中存在著長針條狀和粗大點狀共晶硅，共晶硅棱角及尖端明顯，變質后圖2中共晶硅變為致密細小短棒狀和蠕蟲狀，棱角圓鈍化，變質前圖I中共晶硅的平均長度尺寸為40 60um，變質后圖2中共晶硅的平均長度尺寸減小到4 6um。圖3為變質劑不同加入量下合金的應力應變曲線圖,可以看出，當加入量為O. 5%時，合金的抗拉強度最高，延伸率也最好，分別比基體提高了 9%和80%。實施例2 一種鋁硅合金變質劑，其質量百分比組成為三氧化二釹30%，余量為鋁；稱取三氧化二釹粉和鋁粉，按比例配置，混合均勻后壓制成塊。鋁硅合金的質量百分比化學成分選擇如下Si 10. 706，Fe 0. 265，Cu 0. 576，Mn 0. 216，Zn 0. 120，其余為鋁。合金在電阻爐中熔化后，在850°C下加入已壓制成塊的三氧化二釹粉和鋁粉，攪拌至完全熔化，保溫8 10分鐘，然后加入精煉劑，充分攪拌和打渣后，靜置8 10分鐘，在850°C下澆注成型。變質劑的加入量為合金熔體質量的O. 5%。圖4和圖5分別為變質處理前后合金的金相組織圖片，由圖可見，變質前圖4中存在著長針條狀共晶硅和少量初生硅， 變質后圖5中共晶硅變為致密細小短棒狀和圓點狀，且沒有初生硅，變質前圖4中共晶硅的平均長度尺寸為30 50um，變質后圖5中共晶硅的平均長度尺寸減小到5 10um。實施例3 一種鋁硅合金變質劑，其質量百分比組成為三氧化二釹60%，余量為鋁；稱取三氧化二釹粉和鋁粉，按比例配置，混合均勻后壓制成塊。鋁硅合金的質量百分比化學成分選擇如下Si 18. 224，Fe 0. 206，Cu 0. 028，其余為鋁。合金在電阻爐中熔化后，在850°C下加入已壓制成塊的三氧化二釹粉和鋁粉，攪拌至完全熔化，保溫8 10分鐘，然后加入精煉劑，充分攪拌和打渣后，靜置8 10分鐘，在 850°C下澆注成型。變質劑的加入量為合金熔體質量的0.5%。圖6和圖7分別為變質前后合金的金相組織圖片，由圖可見，圖6中共晶硅為長針條狀，圖7中共晶硅變為致密細小網狀，圖6中共晶硅的尺寸為80 100 μ m,變質后共晶硅的平均長度尺寸減小到10 20 μ m。實施例4 一種鋁硅合金變質劑，其質量百分比組成為三氧化二釹50%，余量為鋁；稱取三氧化二釹粉和鋁粉，按比例配置，混合均勻后壓制成塊。鋁硅合金的質量百分比化學成分選擇如下Si 20. 024，Fe 0. 216，Cu 0. 008，其余為鋁。合金在電阻爐中熔化后，在850°C下加入已壓制成塊的三氧化二釹粉和鋁粉，攪拌至完全熔化，保溫8 10分鐘，然后加入精煉劑，靜置8 10分鐘，充分攪拌和打渣后，在 850°C下澆注成型。變質劑的加入量為合金熔體質量的1%。
權利要求
1.一種鋁硅合金變質劑，其特征在于，包括三氧化二釹和鋁，所述三氧化二釹的質量百分比為30% 60%，余量為鋁。
2.一種用權利要求I所述鋁硅合金變質劑對鋁硅合金的變質處理方法，其特征在于， 處理過程包括以下步驟步驟一，稱取三氧化二釹粉和鋁粉均勻混合后，壓制成塊，所述三氧化二釹粉的質量百分比為30% 60%，余量為鋁粉；步驟二，鋁硅合金的質量百分比化學成分選擇如下Si 7. O 20. 0，Fe :0 O. 5，Cu :0 4. 0，Mn :0 O. 5，Zn :0 O. 2，其余為鋁；步驟三，將步驟二所述鋁硅合金在電阻爐中熔化后，在750°C 850°C下加入已壓制成塊的三氧化二釹粉和鋁粉，攪拌至完全熔化，保溫8 10分鐘，然后加入精煉劑，靜置8 10分鐘，充分攪拌和打渣后，在750°C 850°C下澆注成型，變質劑的加入量為合金熔體質量的O. 1% I. 0%。
全文摘要
本發明涉及一種用于細化鋁硅合金中共晶硅的鋁硅合金變質劑及其處理方法。其質量百分比組成為三氧化二釹30％～60％，余量為鋁。使用時三氧化二釹粉和鋁粉壓制成塊狀；變質劑的加入量為合金熔體質量的0.1％～1.0％。采用本發明變質劑，可使含硅量為7％～18％鋁硅合金中共晶硅細化到20μm以下，當變質劑加入量為0.5％時，可使含硅量為7％的亞共晶鋁硅合金的抗拉強度提高9％，延伸率提高80％。
文檔編號C22C1/02GK102586634SQ20111038192
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月27日 優先權日2011年11月27日
發明者姜啟川, 張振龍, 張龍江, 王金國 申請人:吉林大學