本發(fā)明涉及合金技術(shù)，尤其涉及一種鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

鋁硅合金由于優(yōu)良的綜合力學(xué)性能而廣泛的應(yīng)用在汽車(chē)、航天等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的性能的提出了更高的要求。鑄造鋁硅合金的力學(xué)性能無(wú)法通過(guò)塑性加工來(lái)提高，因而合金鑄態(tài)的組織決定了其最終的力學(xué)性能。亞共晶鋁硅合金的組織由α-al和共晶si組成，其中α-al決定了合金的整體力學(xué)性能，共晶si在鑄件處于拉伸應(yīng)力狀態(tài)下容易成為裂紋源。

工業(yè)上一般采取晶粒細(xì)化和化學(xué)變質(zhì)的方法來(lái)改善鋁硅合金的微觀組織，其中晶粒細(xì)化一般采用含b元素的中間合金細(xì)化劑，共晶變質(zhì)一般采用sr變質(zhì)劑，它們一般都是單獨(dú)對(duì)鋁硅合金進(jìn)行處理，而當(dāng)它們同時(shí)處理鋁硅合金時(shí)，由于sr和b之間的二元反應(yīng)生成srb6，從而產(chǎn)生中毒反應(yīng)，使得細(xì)化、變質(zhì)效果都被抑制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有中間合金易生中毒反應(yīng)，使得鋁硅合金細(xì)化、變質(zhì)效果都被抑制問(wèn)題，提出一種鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金的制備方法，采用該方法制備得到的中間合金用來(lái)處理鋁硅合金，能夠在鋁硅合金中同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的α-al的晶粒細(xì)化和共晶si變質(zhì)效果，而且晶粒細(xì)化和共晶si變質(zhì)效果互不干擾；不僅大大的簡(jiǎn)化了細(xì)化、變質(zhì)一體化處理的工藝流程，而且能夠極大程度的提高鋁硅合金的力學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、稱取kbf4，并將其研磨后置于干燥箱中200-250℃烘干1-3h；

步驟二、稱取純鋁和純銻(sb)，將純銻和純銻置于干燥箱中110-200℃烘干0.5-1h；

步驟三、將純鋁在電阻爐中升溫熔化，使鋁液溫度升高至850～860℃；

步驟四、去除鋁液表面氧化皮，將稱量并干燥好的kbf4均勻的撒到鋁液表面；

步驟五、保溫5～10min后，去除熔體表面的熔渣及k-al-f余鹽；

步驟六、待熔體溫度升高至880～900℃，將純銻用鋁箔包裹加入到熔體中；

步驟七、待純銻熔化后保溫15～20min，去除熔體表面的熔渣及氧化皮并充分?jǐn)嚢?，將熔體澆到金屬型鑄模中，制備得到硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金(al-10sb-1b中間合金細(xì)化變質(zhì)劑)。

進(jìn)一步地，所述kbf4、純鋁和純銻的質(zhì)量比為1.3～1.6：9.5～10：1。

進(jìn)一步地，所述kbf4研磨至細(xì)小均勻。

進(jìn)一步地，步驟二中純鋁在干燥前，用去脂劑去除表面油污及氧化皮。

進(jìn)一步地，所述去脂劑為鋁材脫脂清洗劑，所述鋁材脫脂清洗劑為酸性脫脂劑，華維科技生產(chǎn)，編號(hào)hw-010。

本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開(kāi)了一種鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金，由上述硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金的制備方法制備而成。

本發(fā)明鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)應(yīng)用本發(fā)明所制備的硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金處理al-si合金，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良晶粒細(xì)化和共晶si變質(zhì)一體化處理效果，同時(shí)細(xì)元素b與變質(zhì)元素sb之間互不作用，不產(chǎn)生“毒化反應(yīng)”，從而解決了細(xì)化劑和變質(zhì)共同作用時(shí)的產(chǎn)生“毒化”作用的難題。

2)本發(fā)明所制備的硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金不僅能大大的簡(jiǎn)化了細(xì)化、變質(zhì)一體化處理的工藝流程，而且能夠極大程度的提高鋁硅合金的力學(xué)性能。

本發(fā)明鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金(al-10sb-1b)的試驗(yàn)結(jié)果如下：

由圖1可見(jiàn)al-10sb-1b中間合金的組織純凈，含有大量的alsb相及alb2顆粒，它們是作為變質(zhì)和形核的有效粒子，alb2顆粒部分呈團(tuán)聚狀。

有圖2可見(jiàn)未處理時(shí)中間合金的晶粒十分粗大，宏觀下可以清晰的分辨單個(gè)晶粒大小，晶粒尺寸達(dá)到1400μm，采用al-10sb-1b中間合金處理后，α-al的晶粒尺寸顯著減小，宏觀下已經(jīng)難以分辨單個(gè)晶粒大小，此時(shí)晶粒尺寸減小到190μm，晶粒尺寸已經(jīng)完全符合工業(yè)應(yīng)用要求，這表明al-10sb-1b中間合金具有優(yōu)異的晶粒細(xì)化效果。

有圖3可見(jiàn)未處理時(shí)al-7si合金中共晶si呈粗大的板片狀，因而容易在拉伸載荷下成為裂紋萌生和擴(kuò)展的地方，經(jīng)al-10sb-1b中間合金處理后，共晶si實(shí)現(xiàn)完全變質(zhì)，此時(shí)共晶si由粗大的板片狀變?yōu)榧?xì)小的纖維狀，這表明al-10sb-1b中間合金不僅具有優(yōu)異的晶粒細(xì)化效果，還具有優(yōu)異的共晶si變質(zhì)作用。

al-si合金經(jīng)過(guò)al-10sb-1b中間合金處理后不僅能夠得到良好的晶粒細(xì)化效果，還能夠?qū)崿F(xiàn)共晶si的完全變質(zhì)。表1則為al-10sb-1b中間合金處理后a356合金的拉伸性能，并與未處理以及sb單獨(dú)變質(zhì)處理a356合金的拉伸性能進(jìn)行比較?？梢钥吹轿刺幚頃r(shí)a356合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率最低，進(jìn)行sb變質(zhì)處理時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率都有了較大幅度的提升，而經(jīng)過(guò)al-10sb-1b中間合金處理后，合金的抗拉強(qiáng)和延伸率與sb單獨(dú)變質(zhì)處理得到了進(jìn)一步的提高，此時(shí)鑄態(tài)下合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了194mpa，而延伸率則高達(dá)12.1％，表明所制備的al-10sb-1b由于其優(yōu)異的晶粒細(xì)化和共晶變質(zhì)作用能夠極大的提高合金的拉伸性能。

表1不同處理?xiàng)l件下a356合金的拉伸性能

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金的微觀組織示意圖，其中(a)為al-10sb-1b中間合金的微觀組織；(b)為鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金的xrd衍射分析；(c)為中間合金中團(tuán)聚狀alb2顆粒的分布；

圖2為本發(fā)明鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金的細(xì)化處理效果，其中：(a)為未經(jīng)處理的al-7si合金宏觀晶粒組織；(b)為經(jīng)鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金(al-10sb-1b中間合金)處理的al-7si合金宏觀晶粒組織；

圖3為本發(fā)明鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金的變質(zhì)處理效果，其中：(a)為未經(jīng)處理的al-7si合金的微觀組織；(b)為經(jīng)鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金(al-10sb-1b中間合金)處理的al-7si合金的微觀組織。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金(al-10sb-1b)，其采用下述方法制備而成：

(1)配制500gal-10sb-1b中間合金，按照90％的收成率配比稱取64.8g的kbf4，將kbf4用研杵沿磨成細(xì)小均勻的粉末并置于干燥皿中，用干燥箱在250℃對(duì)kbf4烘干2h，去除水分；

(2)按照10％的燒損稱量好純鋁490g，并切成小塊，用脫脂劑去除鋁錠表面的油污和氧化皮，并在110℃烘干30min；按配比稱量好50g純銻；

(3)將純鋁置于石墨坩堝中在電阻爐中熔化，升溫使得鋁液溫度達(dá)到850℃；

(4)去除鋁液表面熔渣及氧化皮，將干燥好的kbf4均勻的撒到熔體表面；

(5)保溫5min后，去除表面的k-al-f鹽；

(6)在電阻爐中保溫5min使得熔體溫度達(dá)到880℃，將純銻用鋁箔包裹加入到熔體中；

(7)待純銻熔化后保溫15min，去除熔體表面熔渣和氧化皮并用石墨棒充分?jǐn)嚢?0s，將熔體澆注到金屬型鑄模中，得到鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金。

本實(shí)施例制備得到的鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良晶粒細(xì)化和共晶si變質(zhì)一體化處理效果，同時(shí)細(xì)元素b與變質(zhì)元素sb之間互不作用，不產(chǎn)生“毒化反應(yīng)”，從而解決了細(xì)化劑和變質(zhì)共同作用時(shí)的產(chǎn)生“毒化”作用的難題。

實(shí)施例2

本實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金，其采用下述方法制備而成：

(1)配制1000gal-10sb-1b中間合金，按照90％的收成率配比稱取130g的kbf4，將kbf4用研杵沿磨成細(xì)小均勻的粉末并置于干燥皿中，用干燥箱在200～250℃對(duì)kbf4烘干1～3h，去除水分；

(2)按照10％的燒損稱量好純鋁980g，并切成小塊，用脫脂劑去除鋁錠表面的油污和氧化皮，并在110～200℃烘干30min～1h；按配比稱量好100g純銻；

(3)將純鋁置于石墨坩堝中在電阻爐中熔化，升溫使得鋁液溫度達(dá)到850℃；

(4)去除鋁液表面熔渣及氧化皮，將干燥好的kbf4均勻的撒到熔體表面；

(5)保溫5min后，去除表面的k-al-f鹽；

(6)在電阻爐中保溫5min使得熔體溫度達(dá)到880℃，將純銻用鋁箔包裹加入到熔體中；

(7)待純銻熔化后保溫15min，去除熔體表面熔渣和氧化皮并用石墨棒充分?jǐn)嚢?0s，將熔體澆注到金屬型鑄模中，得到鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)一體化處理中間合金。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。