本發(fā)明涉及鋁合金制造領域，具體涉及一種鋁鉍硅合金的制備方法。
背景技術：
合金材料由于在材料中存在多種金屬元素，因此可以具有不同金屬元素的特性，具備了不同金屬元素的特性后，擴大了合金材料的性能和使用范圍。銅鋁合金合金的使用范圍很廣，可以用于輕工、重工、電子行業(yè)等。例如被用來制作彈簧、電子設備的金屬部分、五金器材、醫(yī)療設備等
al-bi合金是一種重要的軸瓦材料，在al中加入適量的bi可提高材料的減摩性。它們在液態(tài)存在著組元不混溶溫度區(qū)間，富bi相液滴自熔體中沉淀析出。由于兩液相間的比重差很大，液-液相變期間極易形成相偏析嚴重乃至兩相分層的現(xiàn)象，因此，制備具有彌散型凝固組織的al-bi合金極為困難，這限制了al-bi合金的工業(yè)應用。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種鋁鉍硅合金的制備方法，本發(fā)明通過向合金熔體中添加微量的ni和c，在合金熔體冷卻發(fā)生液-液相變前，ni和c以nic粒子形式自熔體中沉淀析出，從而大幅度形核率；此外通過噴射沉積技術將合金制備成錠坯，錠坯采用熱等靜壓方式進行致密化處理，該方法成本低，設備簡單，流程短。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋁鉍硅合金的制備方法，該方法包括如下步驟：
（1）制備鋁鉍合金基材
采用鑄造技術，向al-bi合金熔體中添加微量的ni和c，在合金熔體冷卻過程中，于液-液相變前，ni和c以nic粒子形式自合金熔體中沉淀析出，析出的nic粒子在合金熔體發(fā)生液-液相變時作為富bi相或富bi相液滴的形核基底，提高富bi或富bi相液滴的形核率，促進具有彌散型復合凝固組織的al-bi或al-bi合金的獲得；
所述ni和c在熔煉al-bi合金時加入，合金熔體的熔煉溫度和澆注溫度高于合金組元互溶溫度150k以上，低于1220k；
所述ni和c加入合金熔體后全部溶解于合金熔體中，合金熔體中添加的ni和c的摩爾比例為(1-1.1)：1；
（2）將材料按比例配料，其中配料比例為硅的質量百分比為21％-35％，余量為上述鋁鉍合金基材；
將上述配料熔煉、攪拌，噴射沉積得到錠坯；具體為將上述配料在中頻感應爐內熔煉，升溫至900℃-1250℃，充分攪拌，用熔劑(30％nacl+47％kcl+23％冰晶石)進行覆蓋造渣，并用六氯乙烷除氣；用導流管將金屬熔液注入噴射沉積裝置中，采用高壓氮氣直接將金屬液滴霧化沉積在基體上，制備成一定尺寸的錠坯。其中，氣體壓強為0.8-1.0mpa，噴嘴直徑為2.8mm-3.5mm，噴嘴距基體距離為200mm-300mm；
將錠坯進行致密化加工，即得到致密度大于99％的鋁鉍硅合金。
優(yōu)選的，所述致密化加工具體為：將錠坯放入熱等靜壓設備中，對錠坯進行致密化處理。保護氣體為氮氣，處理溫度為640℃-700℃，壓力為120mpa-180mpa，保溫5-6小時。冷卻后所得材料即為致密度大于99％綜合性能優(yōu)異的鋁鉍硅合金。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過向合金熔體中添加微量的ni和c，在合金熔體冷卻發(fā)生液-液相變前，ni和c以nic粒子形式自熔體中沉淀析出，從而大幅度形核率；通過噴射沉積技術將合金制備成錠坯，錠坯采用熱等靜壓方式進行致密化處理，該方法成本低，設備簡單，流程短。
具體實施方式
實施例一
采用鑄造技術，向al-bi合金熔體中添加微量的ni和c，在合金熔體冷卻過程中，于液-液相變前，ni和c以nic粒子形式自合金熔體中沉淀析出，析出的nic粒子在合金熔體發(fā)生液-液相變時作為富bi相或富bi相液滴的形核基底，提高富bi或富bi相液滴的形核率，促進具有彌散型復合凝固組織的al-bi或al-bi合金的獲得；所述ni和c在熔煉al-bi合金時加入，合金熔體的熔煉溫度和澆注溫度高于合金組元互溶溫度150k以上，低于1220k；所述ni和c加入合金熔體后全部溶解于合金熔體中，合金熔體中添加的ni和c的摩爾比例為1：1。
將材料按比例配料，其中配料比例為硅的質量百分比為21％，余量為上述鋁鉍合金基材。
將上述配料熔煉、攪拌，噴射沉積得到錠坯；具體為將上述配料在中頻感應爐內熔煉，升溫至900℃，充分攪拌，用熔劑(30％nacl+47％kcl+23％冰晶石)進行覆蓋造渣，并用六氯乙烷除氣；用導流管將金屬熔液注入噴射沉積裝置中，采用高壓氮氣直接將金屬液滴霧化沉積在基體上，制備成一定尺寸的錠坯。其中，氣體壓強為0.8mpa，噴嘴直徑為2.8mm，噴嘴距基體距離為200mm；將錠坯進行致密化加工，即得到致密度大于99％的鋁鉍硅合金。
所述致密化加工具體為：將錠坯放入熱等靜壓設備中，對錠坯進行致密化處理。保護氣體為氮氣，處理溫度為640℃，壓力為120mpa，保溫5小時。冷卻后所得材料即為致密度大于99％綜合性能優(yōu)異的鋁鉍硅合金。
實施例二
采用鑄造技術，向al-bi合金熔體中添加微量的ni和c，在合金熔體冷卻過程中，于液-液相變前，ni和c以nic粒子形式自合金熔體中沉淀析出，析出的nic粒子在合金熔體發(fā)生液-液相變時作為富bi相或富bi相液滴的形核基底，提高富bi或富bi相液滴的形核率，促進具有彌散型復合凝固組織的al-bi或al-bi合金的獲得；所述ni和c在熔煉al-bi合金時加入，合金熔體的熔煉溫度和澆注溫度高于合金組元互溶溫度150k以上，低于1220k；所述ni和c加入合金熔體后全部溶解于合金熔體中，合金熔體中添加的ni和c的摩爾比例為1.1：1。
將材料按比例配料，其中配料比例為硅的質量百分比為35％，余量為上述鋁鉍合金基材。
將上述配料熔煉、攪拌，噴射沉積得到錠坯；具體為將上述配料在中頻感應爐內熔煉，升溫至1250℃，充分攪拌，用熔劑(30％nacl+47％kcl+23％冰晶石)進行覆蓋造渣，并用六氯乙烷除氣；用導流管將金屬熔液注入噴射沉積裝置中，采用高壓氮氣直接將金屬液滴霧化沉積在基體上，制備成一定尺寸的錠坯。其中，氣體壓強為1.0mpa，噴嘴直徑為3.5mm，噴嘴距基體距離為300mm；將錠坯進行致密化加工，即得到致密度大于99％的鋁鉍硅合金。
所述致密化加工具體為：將錠坯放入熱等靜壓設備中，對錠坯進行致密化處理。保護氣體為氮氣，處理溫度為700℃，壓力為180mpa，保溫6小時。冷卻后所得材料即為致密度大于99％綜合性能優(yōu)異的鋁鉍硅合金。