近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法及其產品技術

本發明專利技術公開了一種初生相球化、均勻化的近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法及其產品，涉及半固態金屬制備技術領域，該制備方法包括以下步驟：熔化合金母料，得到合金液；對所述合金液進行流變處理，制備初生相破碎的半固態流變漿料；對所述初生相破碎的半固態流變漿料進行等溫保溫處理。經該方法處理的鋁硅合金半固態漿料或坯料具有初生相圓整度高的特點，相應的漿料或坯料產品具有優異的加工性能，進一步可以通過高壓鑄造、擠壓鑄造等成型工藝制備出高強度、高表面質量的鑄件。

Method for preparing near eutectic Al Si alloy semi-solid slurry or blank and product thereof

The invention discloses a primary phase ball and uniform near eutectic Al Si alloy semi solid slurry or blank preparation method and its product, and relates to the technical field of semi-solid metal preparation, the preparation method comprises the following steps: melting alloy masterbatch, obtained alloy liquid; the alloy liquid rheology treatment, preparation of semisolid rheological slurry phase broken; semi-solid rheological slurry of the primary phase broken isothermal heat treatment. By using the method of semi solid aluminum alloy slurry or blank with primary phase roundness characteristics, the corresponding slurry or blank product has excellent machining performance and further by high pressure casting, extrusion casting molding process in the preparation of high strength, high surface quality of castings.

【技術實現步驟摘要】
近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法及其產品
本專利技術屬于半固態金屬制備
，特別涉及一種初生相球化的近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法及其制得的產品。
技術介紹
進入新世紀，隨著社會文明的進步、工業技術的發展，在環保節能、減重減排的要求下，交通、航空、航天等工業為實現高效、節能、環保的目標，材料輕量化是必然的發展方向。以日本標準牌號ADC12鋁合金、AC8A鋁合金、美國標準牌號A413鋁合金、歐洲牌號EN44200鋁合金等為代表的近共晶鋁硅合金(含硅量為10.5～13wt.％)具有低密度、高比強度、鑄造性能優秀、耐腐蝕等優點，被廣泛應用于汽車產業，是工業應用最廣泛的鋁合金之一。這類合金Si含量靠近Al-Si二元共晶點，凝固區間狹窄，往往需要在高過熱度下鑄造成形，容易造成卷氣、夾雜等缺陷，從而降低合金的力學性能和延伸率，限制了該類合金的進一步應用。金屬半固態流變成形技術與傳統液態成形(高壓鑄造、擠壓鑄造、低壓鑄造等)相比，具有合金力學性能高、模具壽命長、能耗低、可熱處理、近凈成形等優點，被譽為21世紀最具前途的金屬材料加工技術之一。流變成形技術對合金力學性能的強化主要原因在于破碎樹枝狀的初生相并使其轉變為圓整的顆粒狀組織。獲得圓整初生相的最佳方法是將固態合金加熱到固液兩相溫度區間進行長時間的保溫，但近共晶鋁硅合金由于固液區間狹窄，難以進行準確的保溫加熱，更難以進行流變處理，因此關于該類合金半固態流變加工的專利非常有限。專利號為CN103381471B的中國專利公開了一種近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法，該方法通過機械旋轉滾筒法成功制備出樹枝狀初生相破碎的半固態流變漿料和坯料，但并未獲得圓整度較高、分布均勻的初生相，不能最大限度發揮半固態流變加工的優勢，所制備得到的流變漿料和坯料在后續成形難以獲得最大的性能提升。因此，本領域的技術人員致力于開發一種初生相圓整度高、分布均勻的近共晶鋁硅合金流變漿料和坯料的制備方法和產品。
技術實現思路
針對現有工業技術、專利、科研論文中對高圓整度初生相近共晶鋁硅合金流變漿料、坯料制備技術的不足，本專利技術專利吸收傳統半固態流變制漿技術和等溫保溫工藝的優點，創造性的提出一種半固態漿料或坯料的制備方法，適用于制備硅含量10.5～13wt.％的硅鋁合金，該方法包括以下步驟：熔化合金母料，得到合金液；對所述合金液進行流變處理，制備初生相破碎的半固態流變漿料；對所述初生相破碎的半固態流變漿料進行等溫保溫處理。進一步地，所述等溫保溫處理的溫度為相對該合金組分下合金液相線溫度-30～+15℃。進一步地，所述等溫保溫處理的保溫時間為2～300秒。進一步地，在所述將合金母料熔化過程前，在270～280℃對所述合金母料進行3～5小時預熱。進一步地，在所述合金母料熔化為合金液之后，對所述合金液在640～650℃下進行攪拌。進一步地，在所述將合金母料熔化過程后，對所述合金液進行除氣和/或精煉處理。更進一步地，所述除氣和/或精煉過程在630～640℃下進行。更進一步地，在所述除氣和/或精煉過程完成10-20分鐘后，進行扒渣和攪拌。進一步地，采用機械攪拌或超聲震蕩等任何一種半固態流變漿料制備方法進行所述流變處理。進一步地，完成所述等溫保溫處理后，將處理后的所述半固態流變漿料注入鑄模，凝固后得到半固態坯料。本專利技術還提供了一種由上述任一方法制備的近共晶鋁硅合金流變漿料或坯料，使用上述方法經破碎和熟化過程制備的漿料或坯料具有初生相圓整度高的特點，具有良好的加工性能，可以通過高壓鑄造、擠壓鑄造等成型工藝制備出高強度、高表面質量的鑄件。技術效果初生相球化的近共晶鋁硅合金流變漿料和坯料的制備方法，一方面通過等溫靜置作用使流變漿料中的初生相顆粒從制漿初期的偏聚狀態轉變為均勻分布；另一方面在液相線附近進行保溫能發揮奧斯瓦爾德熟化的作用，使初生相顆粒變得圓整，最大程度提高合金力學性能。本方法克服近共晶鋁硅合金固液溫度區間狹窄難以進行流變處理的缺點，制備的近共晶鋁硅合金流變漿料和坯料初生相圓整度高，制漿效率高，可連續性生產；漿料通過高壓鑄造、擠壓鑄造等成型工藝能制備出高強度、高表面質量的鑄件，是該系列合金半固態流變加工的理想方法，具有巨大的應用價值。以下將結合附圖對本專利技術的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本專利技術的目的、特征和效果。附圖說明圖1是本專利技術實施實例1中ADC12合金流變漿料未經本專利技術處理時的淬火組織形貌；圖2是本專利技術實施實例1中ADC12合金流變漿料經本專利等溫處理后淬火組織形貌；圖3是專利技術實施實例2中AC8A合金流變漿料未經本專利技術處理時的淬火組織形貌；圖4是本專利技術實施實例2中AC8A合金流變漿料經本專利等溫處理后淬火組織形貌；圖5是專利技術實施實例3中EN44200合金流變漿料未經本專利技術處理時的淬火組織形貌；圖6是本專利技術實施實例3中EN44200合金流變漿料經本專利等溫處理后淬火組織形貌。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。本專利技術提供一種初生相球化的近共晶鋁硅合金流變漿料和坯料的制備方法及其產品，通常適用于Si含量10.5～13wt.％的鋁硅合金。以下通過三個具體實施例進一步闡述本專利技術提供的制備方法在不同牌號鋁合金加工工藝中的應用及其制得的鋁硅合金漿料或坯料的金相結構特點。實施例中的制備方法均包括以下步驟：步驟1：采用熔煉設備將母料熔化為金屬液；步驟2：充分攪拌使合金液成分均勻，靜置；步驟3：將金屬液降溫后進行除氣、精煉，一段時間后扒渣、攪拌，隨后將金屬液靜置；步驟4：將不同溫度的金屬液通過機械攪拌、超聲震蕩等任何一種半固態流變漿料制備方法進行流變處理，獲得樹枝狀初生相破碎的具有一定固相率的流變漿料；步驟5：把制備得到的流變漿料迅速轉移到具有溫度控制系統的設備進行等溫保溫處理；步驟6：將等溫保溫后的半固態流變漿料直接澆注進入金屬鑄錠模，凝固后得到初生相球狀的可進行觸變成型的半固態坯料。使用該方法處理后的流變漿料或坯料初生相邊緣圓滑、球化明顯，圓整度大幅提高，具有良好的加工性能，可以通過高壓鑄造、擠壓鑄造等成型工藝制備出高強度、高表面質量的鑄件。實施例1本實施例涉及一種初生相球化的近共晶鋁硅合金流變漿料和坯料的制備方法，包括如下步驟：ADC12合金流變漿料和坯料的制備(其中，Si的重量百分比為10.5wt.％，液相線溫度為585℃)。將合金在坩堝電阻爐內加熱熔化，在640℃充分攪拌，靜置15分鐘。在630℃除氣、精煉、扒渣，靜置15分鐘。隨后將機械攪拌制備得到樹枝狀初生相破碎的流變漿料轉移到溫度為600℃的保溫爐中保溫10秒，隨后迅速進行壓鑄成形或澆注進鑄錠模制備半固態坯料。圖1為ADC12合金經機械攪拌后的漿料水淬組織，圖2為采用本專利技術方法等溫保溫處理后的水淬組織。從圖2明顯看出，采用本專利技術方法處理后流變漿料初生相邊緣圓滑，圓整度大幅度提高，球化明顯，是理想的半固態漿料。實施例2本實施例涉及一種初生相球化的近共晶鋁硅合金流變漿料和坯料的制備方法，包括如下步驟：AC8A本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法，包括以下步驟：熔化合金母料，得到合金液；對所述合金液進行流變處理，制備初生相破碎的半固態流變漿料；對所述初生相破碎的半固態流變漿料進行等溫保溫處理。

【技術特征摘要】
1.一種近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法，包括以下步驟：熔化合金母料，得到合金液；對所述合金液進行流變處理，制備初生相破碎的半固態流變漿料；對所述初生相破碎的半固態流變漿料進行等溫保溫處理。2.如權利要求1所述的近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法，其特征在于，所述合金母料中硅含量為10.5～13wt.％。3.如權利要求1所述的近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法，其特征在于，所述等溫保溫處理的溫度為相對該合金組分下合金液相線溫度-30～+15℃。4.如權利要求1所述的近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法，其特征在于，所述等溫保溫處理的保溫時間為2～300秒。5.如權利要求1所述的近共晶鋁硅合金半固態漿料或坯料的制備方法，其特征在于，在所述將合金母料熔化過程前，在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡釗華，
申請(專利權)人：上海萬泰汽車零部件有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31