耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金及其鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金及其鑄造方法，采用以下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：Si 5～9％、Mg 0.1～0.5％、Cu 2～6％、Fe 0.6～1％、Mn 0.6～1％、Zr 0.05～0.1％、V 0.05～0.1％、Zn 0.05～0.2％、TiB2顆粒0.1～25％，余量為Al。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金經(jīng)壓鑄后，合金的室溫抗拉強(qiáng)度為≥430MPa，250℃的抗拉強(qiáng)度為≥376MPa，300℃的抗拉強(qiáng)度為≥225MPa。本發(fā)明的納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金與其壓力鑄造制備方法相結(jié)合，改善了納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造性能，大幅度提高了鋁硅合金的室溫(20℃)抗拉強(qiáng)度和高溫(250℃和300℃)抗拉強(qiáng)度，擴(kuò)大了傳統(tǒng)亞共晶鋁硅合金的應(yīng)用范圍。
【專利說明】
耐高溫納米陶瓷顆粒増強(qiáng)亞共晶鋁硅合金及其鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鋁合金材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共 晶鋁硅合金及其鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造鋁合金具有比重小，比強(qiáng)度高，鑄造成形性能和加工性能良好等一系列優(yōu)點(diǎn)， 在汽車零部件當(dāng)中被廣泛的使用。目前國內(nèi)外大部分轎車的發(fā)動機(jī)缸體，缸蓋和活塞都采 用高強(qiáng)度的鑄造鋁合金生產(chǎn)。鑄造鋁合金在汽車上的廣泛使用，能夠有效的減輕汽車的重 量，提高發(fā)動機(jī)的燃油效率，減少汽車尾氣排放對大氣的污染。目前，作為汽車發(fā)動機(jī)缸蓋 材料使用的鑄造鋁合金屬于亞共晶鋁硅合金系列，主要的商用牌號有國內(nèi)的ZLlOl，ZL104 及ZL702A，美國的319.0，日本的AC4B，和歐洲的G-AlSi6Cu4鋁合金。雖然這些傳統(tǒng)牌號的鋁 硅合金已經(jīng)滿足使用要求，但是當(dāng)發(fā)動機(jī)功率進(jìn)一步提高時，這類鑄造亞共晶鋁合金已經(jīng) 很難滿足發(fā)動機(jī)缸蓋的高溫使用要求。
[0003]近年來，隨著更加嚴(yán)苛的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺，汽車發(fā)動機(jī)的設(shè)計功率亦是 不斷提高。這使得缸蓋承受的工作溫度和和工作壓力顯著提高。隨著燃燒室壓強(qiáng)由約14-16MPa上升至18-20MPa，缸蓋的進(jìn)出氣口鼻梁溫度由約250°C提高到近300°C。這就要求發(fā)動 機(jī)缸蓋用鑄造亞共晶鋁合金材料除具有良好的室溫性能以外，還應(yīng)具有優(yōu)異的高溫性能。
[0004] 中國專利CN104195383A公開了一種高端汽車全鋁發(fā)動機(jī)用亞共晶鋁硅合金材料 及其制備方法，通過添加 Cu、Mn強(qiáng)化元素和Sr變質(zhì)元素，研制出一種高強(qiáng)高韌亞共晶鋁硅合 金材料。此發(fā)明給出亞共晶鋁硅合金材料的最優(yōu)室溫抗拉強(qiáng)度為345MPa，但未涉及材料的 高溫性能報告。因此難以評估此材料是否適宜作為高端汽車全鋁發(fā)動機(jī)中需要承溫的零部 件使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種鑄造性能好，室溫和高溫性能優(yōu)異，工藝穩(wěn)定性好的耐 高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金及其壓力鑄造方法，尤其適用于制作汽油發(fā)動機(jī)和 柴油發(fā)動機(jī)的缸蓋。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，采用以下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：
[0008] Si 5~9%、Mg 0.1 ~0.5%、Cu 2~6%、Fe 0.6~1%、Μη 0.6~l%、Zr 0.05~ 0 · 1 %、V 0 · 05~0 · 1 %、TiB2顆粒0 · 1 ~25%，余量為Al。
[0009] 優(yōu)選地，采用以下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：Si 7.5~8.5 %、Mg 0.2~0.4 %、Cu 4 ~5%、Fe 0.6~1%、Μη 0.6~l%、Zr 0.05~0.1%、V 0.05~0.1%、TiB2顆粒0.1 ~25%， 余M為Al。
[0010] 更加優(yōu)選地，TiB2顆粒為粒徑為20-300nm的納米顆粒。
[0011]更加優(yōu)選地，TiB2顆粒的形狀為六方形或長方形。
[0012] 更加優(yōu)選地，TiB2顆粒均勻分布在鋁硅合金中，，界面干凈且無界面反應(yīng)。
[0013] 耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，包括以下步驟：
[0014] (a)熔煉納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅 合金熔體；
[0015] (b)對鋁合金熔體進(jìn)行壓力鑄造，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金鑄件。
[0016] 優(yōu)選地，步驟(a)具體采用以下步驟：
[0017] (1)熔化鋁錠，升溫至880~ΙΟΟΟΓ;
[0018] (2)將KBF^K2TiF6按質(zhì)量比為1:1.4-1.8均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械 攪拌，同時向熔體中通入惰性氣體；
[0019] (3)取出反應(yīng)熔渣，加入 Si、Mg&&Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10%Mn、Al-10%Zr 和A1-5%V中間合金，在熔體中加入精煉劑進(jìn)行除氣精煉，扒去浮渣，得到納米陶瓷顆粒增 強(qiáng)亞共晶鋁硅合金熔體。
[0020] 更加優(yōu)選地，精煉劑為常規(guī)的含有無機(jī)鹽的鋁合金精煉劑或六氯乙烷，所述精煉 劑的添加量低于原料總重量的4%。
[0021] 更加優(yōu)選地，Al-50%Cu中間合金中，Cu的質(zhì)量百分比為50%，余量為Α1;Α1-20% Fe中間合金中，F(xiàn)e的質(zhì)量百分比為20%，余量為Al;Al-10%Mn中間合金中，Mn的質(zhì)量百分比 為10%，余量為Al;Al-10%Zr中間合金中，Zr的質(zhì)量百分比為10%，余量為A1;A1-5%V中間 合金中，V的質(zhì)量百分比為5%，余量為A1。
[0022]優(yōu)選地，步驟(b)具體采用以下步驟:將得到的納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金 熔體在700°C~750°C下，以0.3~4.0m/s的速度壓射至經(jīng)過180°C~230°C預(yù)熱的模具當(dāng)中， 冷卻后取出，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中Si含量為5~9%，Si元素的存在保證了合金熔體的流 動性和熱裂等鑄造性能;在合金中加入Cu和Mg元素，可以形成室溫強(qiáng)化相Al2Cu和Mg2Si以及 高溫強(qiáng)化相Al 5Cu2Mg8Si6和Al8FeMg 3Si6; Zr和V能細(xì)化鋁合金組織，提高合金的力學(xué)性能。對 于壓力鑄造的鋁合金而言，F(xiàn)e元素含量需大于0.6%以防止鑄件粘膜及提高鑄件的高溫性 能，但過高含量的Fe元素會導(dǎo)致針狀或片狀的β-AlFeSi相的大量形成。這些相易割裂合金 基體，導(dǎo)致壓鑄件廢品率的增加，因此Fe元素含量需小于1.0%。在合金中添加適量的Mn元 素，可以促使針狀的β-AlFeSi相轉(zhuǎn)化為塊狀或球狀的α-AlFeMnSi相，以在一定程度上改善 合金的力學(xué)性能，降低合金脆性。同時，Mn元素的添加還可以提高合金的熱穩(wěn)定性和高溫持 久強(qiáng)度。但是，當(dāng)Mn元素的添加量大于1.0%時，會形成粗大的脆性化合物，反而降低合金強(qiáng) 度。
[0024]本發(fā)明合金主要是利用納米尺度TiB2顆粒的納米尺寸效應(yīng)和陶瓷本性優(yōu)勢。首 先，具有納米尺度的TiB2顆粒是從鋁熔體中原位反應(yīng)自生的，且與鋁基體共格結(jié)合，均勻彌 散的分布在合金基體中，包括晶內(nèi)與晶界處。分布在晶內(nèi)的TiB 2顆粒，在熔體凝固的過程中 可以細(xì)化晶粒，以提高合金的室溫性能。而當(dāng)合金在高溫變形的過程中，晶內(nèi)的TiB 2顆粒由 于其具有納米尺度，可以通過釘扎可動位錯，以阻礙基體變形，而提高合金的高溫溫性能。 此外，分布在晶界的TiB 2顆粒在室溫和高溫的條件下，都可以阻礙晶界滑移來提高合金的 力學(xué)性能。
[0025]將本發(fā)明材料加工成直徑為6mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，根據(jù)GB/T228-2002《金屬材料室 溫拉伸實(shí)驗(yàn)方法》和GB/T4338-2006《金屬材料高溫溫拉伸實(shí)驗(yàn)方法》測試室溫(20°C)力學(xué) 性能和高溫(250 °C和300 °C )力學(xué)性能。高溫力學(xué)性能的試樣測試保溫時間為30分鐘。結(jié)果 見表1。本發(fā)明制備得到的納米陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁合金，與現(xiàn)有發(fā)動機(jī)缸蓋用鋁合金相比，本 發(fā)明鋁合金材料的室溫(20 °C)抗拉強(qiáng)度和高溫(250 °C和300 °C)抗拉強(qiáng)度都有明顯的提高。
[0027] 注：（1)21^702六，319.0 4048和6413丨6(：114分別為中國，美國，日本和歐洲典型的缸 蓋用鑄造亞共晶鋁硅合金材料。（2)表中數(shù)據(jù)為實(shí)測最小值。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] -種耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，由以下質(zhì)量百分比含量的組分構(gòu) 成：Si 8.5%、Mg 1.2%、Cu 5%、Fe 0.6%、Mn 0.6%、Zr 0.1%、V 0.1%、TiB2顆粒25%， 余量為A1。其中，TiB2顆粒為粒徑在20nm的納米顆粒，形狀為六方形。TiB2顆粒均勻分布在 鋁合金中，界面干凈且無界面反應(yīng)。
[0031] 耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的制備方法，采用以下步驟：
[0032] (1)熔化鋁錠，升溫至88(TC;
[0033] (2)將0?4、1(211?6按質(zhì)量比為1:1.4均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪 拌，同時向熔體中通入Ar;
[0034] (3)取出反應(yīng)熔渣，按照上述配方加入Si、Mg以及Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10% Mn、Al-10%Zr和A1-5%V中間合金，在熔體中加入精煉劑(為常規(guī)的含有鉀鹽的鋁合金精煉 劑)進(jìn)行除氣精煉，扒去浮渣，得到鋁合金熔體，準(zhǔn)備澆注。
[0035] (4)壓力鑄造:保持鋁合金熔體溫度為700°C，模具溫度為180 °C，壓射速度為0.3m/ So
[0036] 本實(shí)施例中壓力鑄造制備的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的常溫的 抗拉強(qiáng)度為496MPa，高溫的拉強(qiáng)度分別為435MPa(250°C)和282MPa(300°C)。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] -種耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，由以下質(zhì)量百分比含量的組分構(gòu) 成：Si 7.8%、Mg 0.6%、Cu 4.2%、Fe 0.7%、Mn 0.8%、Zr 0.05%、V 0.05%、TiB2顆粒 8%，余量為A1。其中，TiB2顆粒為粒徑在300nm的納米顆粒，形狀為長方形。TiB2顆粒均勻分 布在鋁合金中，界面干凈且無界面反應(yīng)。
[0039] 耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的制備方法，采用以下步驟：
[0040] (1)熔化鋁錠，升溫至1000°C;
[0041] (2)將0?4、1(211?6按質(zhì)量比為1:1.8均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪 拌，同時向熔體中通入Ar;
[0042] (3)取出反應(yīng)熔渣，按照上述配方加入Si、Mg以及Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10% Mn、Al-10%Zr和A1-5%V中間合金，在熔體中加入精煉劑(為常規(guī)的含有鈉鹽的鋁合金精煉 劑)進(jìn)行除氣精煉，扒去浮渣，得到鋁合金熔體，準(zhǔn)備澆注。
[0043] (4)壓力鑄造:保持鋁合金熔體溫度為750°C，模具溫度為230°C，壓射速度為4 · Om/ So
[0044] 本實(shí)施例中制備的納米陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁合金常溫的抗拉強(qiáng)度為472MPa，高溫的抗 拉強(qiáng)度分別為405MPa(250°C)和 263MPa(300°C)。
[0045] 實(shí)施例3
[0046] -種耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，由以下質(zhì)量百分比含量的組分構(gòu) 成：Si 7.5%、Mg 0.2%、Cu 4%、Fe 0.9%、Mn 0.6%、Zr 0.1%、V 0.05%、TiB2顆粒 0.1 %，余量為Al。其中，TiB2顆粒為粒徑在20-30nm的納米顆粒。TiB2顆粒的形狀為六方形。 TiB2顆粒均勻分布在鋁合金中，界面干凈且無界面反應(yīng)。
[0047] 一種耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的制備方法，該方法包括以下步 驟：
[0048] (1)熔化鋁錠，升溫至900°C;
[0049] (2)將0?4、1(211?6按質(zhì)量比為1:1.6均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪 拌，同時向熔體中通入惰性氣體Ar;
[0050] (3)取出反應(yīng)熔渣，加入 Si、Mg&&Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10%Mn、Al-10%Zr 和A1-5%V中間合金，在熔體中加入精煉劑(是常規(guī)的含有氟鹽的鋁合金精煉劑)進(jìn)行除氣 精煉，扒去浮渣，得到鋁合金熔體，準(zhǔn)備澆注。
[0051 ] (4)壓力鑄造:保持鋁合金熔體溫度為720°C，模具溫度為200°C，壓射速度為3m/s。
[0052] 本實(shí)施例中制備的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金常溫的抗拉強(qiáng)度為 45010^，高溫的拉強(qiáng)度分別為391]\0^(250°(：)和24310^(300°(：)。
[0053] 實(shí)施例4
[0054] 一種耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，由以下質(zhì)量百分比含量的組分構(gòu) 成：Si 8.5%、Mg 0.5%、Cu 4.5%、Fe 1.0%、Mn 1.0%、Zr0.05%、V 0.1%、TiB2顆粒 20 %，余量為Al。其中，TiB2顆粒為粒徑在200-300nm的納米顆粒，TiB2顆粒的形狀為長方 形，TiB 2顆粒均勻分布在鋁合金中，界面干凈且無界面反應(yīng)。
[0055] -種耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的制備方法，該方法包括以下步 驟：
[0056] (1)熔化鋁錠，升溫至950Γ;
[0057] (2)將0?4、1(211?6按質(zhì)量比為1:1.7均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪 拌，同時向熔體中通入惰性氣體Ar;
[0058] (3)取出反應(yīng)熔渣，加入 Si、Mg&&Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10%Mn、Al-10%Zr 和A1-5%V中間合金，在熔體中加入精煉劑(六氯乙烷)進(jìn)行除氣精煉，扒去浮渣，得到鋁合 金熔體，準(zhǔn)備澆注。
[0059] (4)壓力鑄造:保持鋁合金熔體溫度為740°C，模具溫度為220°C，壓射速度為4m/s。
[0060] 本實(shí)施例中制備的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金常溫的抗拉強(qiáng)度為 43010^，高溫的拉強(qiáng)度分別為37610^(250°〇和22510^(300°(：)。
[0061 ] 實(shí)施例5
[0062]耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，采用以下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：Si 5%、Mg 0.1%、Cu 2%、Fe 0·6%、Μη 0.6%、Zr 0.05%、V 0.05%、TiB2顆粒0.1%，余量為 A1。其中，TiB2顆粒為粒徑為20nm的納米顆粒，形狀為六方形。TiB2顆粒均勾分布在錯娃合金 中，界面干凈且無界面反應(yīng)。
[0063]耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，包括以下步驟：
[0064] (a)熔煉納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅 合金熔體，具體采用以下步驟：
[0065] (1)熔化鋁錠，升溫至88(TC;
[0066] (2)將KBF^K2TiF6按質(zhì)量比為1:1.4均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪拌， 同時向熔體中通入惰性氣體；
[0067] (3)取出反應(yīng)熔渣，加入 Si、Mg&&Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10%Mn、Al-10%Zr 和A1-5 % V中間合金，在熔體中加入精煉劑進(jìn)行除氣精煉，精煉劑為常規(guī)的含有無機(jī)鹽的鋁 合金精煉劑，添加量低于原料總重量的4%，然后扒去浮渣，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶 錯娃合金恪體；
[0068] (b)將得到的納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金熔體在700°C下，以0.3m/s的速度 壓射至經(jīng)過180°C預(yù)熱的模具當(dāng)中，冷卻后取出，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金鑄 件。
[0069] 實(shí)施例6
[0070]耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，采用以下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：Si 7.5%、Mg 0.2%、Cu 4%、Fe 0·6%、Μη 0.6%、Zr 0.05%、V 0.05%、TiB2顆粒 10%，余量 為Al。其中，TiB2顆粒為粒徑為50nm的納米顆粒，形狀為六方形。TiB2顆粒均勻分布在鋁硅合 金中，界面干凈且無界面反應(yīng)。
[0071]耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，包括以下步驟：
[0072] (a)熔煉納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅 合金熔體，具體采用以下步驟：
[0073] (1)熔化鋁錠，升溫至ΙΟΟΟΓ;
[0074] (2)將KBF^K2TiF6按質(zhì)量比為1:1.8均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪拌， 同時向熔體中通入惰性氣體；
[0075] (3)取出反應(yīng)熔渣，加入 Si、Mg&&Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10%Mn、Al-10%Zr 和A1-5 % V中間合金，在熔體中加入六氯乙烷精煉劑進(jìn)行除氣精煉，添加量低于原料總重量 的4%，然后扒去浮渣，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金熔體；
[0076] (b)將得到的納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金熔體在750°C下，以0.4m/s的速度 壓射至經(jīng)過230°C預(yù)熱的模具當(dāng)中，冷卻后取出，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金鑄 件。
[0077] 實(shí)施例7
[0078] 耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，采用以下質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：Si 8.5%、Mg 0.4%、Cu 5%、Fel%、Mn l%、Zr 0.1%、V 0.1%、TiB2顆粒25%，余量為A1。其 中，TiB2顆粒為粒徑為300nm的納米顆粒，形狀為六方形。TiB2顆粒均勾分布在錯娃合金中， 界面干凈且無界面反應(yīng)。該種合金的制備方法與實(shí)施例6相同。
[0079] 上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般 原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，其特征在于，采用以下質(zhì)量百分比的組 分構(gòu)成： Si 5~9%、Mg 0.1 ~0.5%、Cu 2~6%、Fe 0.6~1%、Μη 0.6~l%、Zr 0.05~0.1%、 V 0 · 05~0 · 1 %、TiB2顆粒0 · 1 ~25%，余量為A1。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，其特征在于，優(yōu)選 采用以下組分:Si 7.5~8.5%、Mg 0.2~0.4%、Cu 4~5%、Fe 0.6~1%、Μη 0.6~l%、Zr 0 · 05~0 · 1 %、V 0 · 05~0 · 1 %、TiB2顆粒0 · 1 ~25%，余量為A1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，其特征在于， 所述的TiB2顆粒為粒徑為20_300nm的納米顆粒。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，其特征在于， 所述的TiB2顆粒的形狀為六方形或長方形。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，其特征在于， 所述的TiB2顆粒均勻分布在鋁硅合金中。6. 如權(quán)利要求1所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，其特征 在于，該方法包括以下步驟： (a) 熔煉納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金 熔體； (b) 對鋁合金熔體進(jìn)行壓力鑄造，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金鑄件。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，其特 征在于，步驟(a)具體采用以下步驟： (1) 熔化鋁錠，升溫至880~1000 °C; (2) 將KBF4、K2TiF6按質(zhì)量比為1:1.4-1.8均勻混合，烘干后加入熔體中，進(jìn)行機(jī)械攪拌， 同時向熔體中通入惰性氣體； (3) 取出反應(yīng)熔渣，加入 Si、Mg以及Al-50%Cu、Al-20%Fe、Al-10%Mn、Al-10%Zr和Al-5%V中間合金，在熔體中加入精煉劑進(jìn)行除氣精煉，扒去浮渣，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共 晶鋁硅合金熔體。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，其特 征在于，所述的精煉劑為常規(guī)的含有無機(jī)鹽的鋁合金精煉劑或六氯乙烷，所述精煉劑的添 加量不大于原料總重量的4%。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，其特 征在于，所述的Al-50%Cu中間合金中，Cu的質(zhì)量百分比為50%，余量為Al;Al-20%Fe中間 合金中，F(xiàn)e的質(zhì)量百分比為20%，余量為Α1 ;Α1-10%Μη中間合金中，Μη的質(zhì)量百分比為 10%，余量為Al;Al-10%Zr中間合金中，Zr的質(zhì)量百分比為10%，余量為A1;A1-5%V中間合 金中，V的質(zhì)量百分比為5%，余量為A1。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐高溫納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金的鑄造方法，其特 征在于，步驟(b)具體采用以下步驟:將得到的納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金熔體在 700°C~750°C下，以0.3~4.0m/s的速度壓射至經(jīng)過180°C~230°C預(yù)熱的模具當(dāng)中，冷卻后 取出，得到納米陶瓷顆粒增強(qiáng)亞共晶鋁硅合金。
【文檔編號】C22C21/02GK106086538SQ201610453540
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】汪明亮, 陳東, 吳, 吳一, 王鵬舉, 王浩偉
【申請人】上海交通大學(xué)