硅铝合金及其设备制作方法与相关技术

图片简介:

本技术公开一种硅铝合金及其制备方法，硅铝合金按重量百分比硅占5590%，余量为铝。该方法包括：将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，铝液的温度为700800℃；将半金属硅原材料加入到熔融的铝液中，加炉盖、抽真空、通氩气使得磁感应电炉内部处于正压状态，用石墨搅拌头搅拌；通电加热升温，使金属铝或铝液升温至1000℃以上，熔融，并保持温度在1000~1500℃之间；合金化完成后，冷却至1000℃以下，打开炉盖，将硅铝合金倾倒流入相应的模具中，冷却成型。相对于现有技术，采用本技术制备得到的硅铝合金中硅（大部分）与铝充分完全合金化，实现了硅铝合金中的硅和铝的先行充分合金化，并克服了在硅铝合金生产过程中可能产生的亚共晶硅相出现的现象。

技术要求

1.一种硅铝合金，其特征在于，所述硅铝合金由金属铝和硅组成，所述硅铝合金按重量百分比包括硅占比55-90％，余量为铝和杂质。

2.如权利要求1所述的硅铝合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，所述铝液的温度为700-800℃；

步骤S2，将半金属硅原材料加入到熔融的铝液中，加炉盖、抽真空、通氩气，使得磁感应电炉内部处于正压状态，用石墨搅拌头搅拌；

步骤S3，通电加热升温，使金属铝或铝液升温至1000℃以上，熔融，并保持温度在1000～1500℃之间，过程中金属铝和硅大部分形成金属间的化合物，合金化过程所需时间为30分钟至2小时之间；

步骤S4，合金化完成后，冷却至1000℃以下，打开炉盖，将硅铝合金倾倒流入相应的模具中，冷却成型。

3.根据权利要求2所述的硅铝合金的制备方法，其特征在于，所述容器为置于磁感应电炉中的坩锅，或者置于真空电阻炉中的坩锅，或者加入有保护熔剂的非真空可加热容器。

4.根据权利要求3所述的硅铝合金的制备方法，其特征在于，所述感应电炉的频率为800～1200Hz。

5.根据权利要求2所述的硅铝合金的制备方法，其特征在于，所述半金属硅原材料为硅粉、硅片或者不定形块状硅或者硅粉和硅片、不定形块状硅的混合物。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，用石墨搅拌头搅拌时间为30分钟至2小时。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括：

将所述硅铝合金浇筑成各种类型的块状、片状、或者按规定要求破碎成不同直径的粉状，作为硅元素添加剂添加到铝合金材料熔炼制备过程中，以增加所制造铝材的物理性能。

技术说明书

硅铝合金及其制备方法

技术领域

本技术涉及硅铝合金及其制备技术领域，尤其涉及一种硅铝合金及其制备方法。

背景技术

在铝合金材料(无论是航空用铝板、罐料用铝板及PS版基用铝板还是各类铝型材或者铝材铸件等)的生产加工过程中，通常需要向熔融的铝熔体(温度一般控制在740-750℃之间)中加入半金属硅元素，使得半金属硅和铝形成均匀弥散的铝硅合金金属间化合物，以显著提高铝材的强度等物理性能指标。但是，由于金属硅的熔点为1246℃，而铝熔体的熔炼过程温度控制一般是740-750℃之间，为了将金属硅快速溶入到铝熔体中并使其和铝形成金属间化合物(铝硅金属间化合物)，目前主要有如下几种方式：

第一种方式是向铝熔体中加入计算量的硅元素添加剂，这种硅元素添加剂俗名为速溶硅，这种硅添加剂是由经过机械加工方式破碎的硅粉或者一定形状的硅颗粒和经过机械加工方式破碎的氟铝酸钾(KAlF4，俗称PAF)经物理方法均匀混合而成(硅含量一般控制在95％或者更低，余量为氟铝酸钾(KALF4))后投入到金属铝液中，由于PAF的助熔作用，使得金属硅能够快速的熔解进入到铝液中并和铝形成金属间化合物(合金)，但由于PAF的主要成分含有氟元素(F)，导致在生产过程中由于氟元素(F)的挥发和清理(精炼)造成环境污染。这种速溶硅在铝材制造的使用过程中还存在两个缺陷：1、不能保证硅和铝完全合金化形成金属间化合物(由于铝材生产过程熔炼温度一般控制在800度以下)，从而导致由于部分硅处于单质状态在加工成铝材后在铝材的表面产生亮晶(硅)的现象；2、由于原材料硅中钙含量较高，而金属钙的熔点又太低，所以在铝板(铝材的品种之一)的轧制过程中可能出现慢凝区域并导致粘辊。

第二种方式是向铝熔体中加入计算量的硅剂(铝硅合金，硅含量控制在10～20％之间，余量为铝)目前流行使用的硅剂常用的规格有铝硅10、铝硅12及铝硅20，硅含量在10％至20％之间，余量为铝，其中，AlSi10中硅含量为10％，余量为铝；AlSi12中硅含量为12％，余量为铝；AlSi15中硅含量为15％，余量为铝；AlSi20中硅含量为20％，余量为铝，作为铝材生产过程中硅元素的添加剂，铝硅10至铝硅20在生产过程中，控制的生产温度是700-1000℃之间，其生产过程是先将铝于700-800℃之间熔化，然后加入计算量的单质硅和助熔剂PAF，然后将温度升至最高1000℃左右，这样产出的铝硅合金存在以下多种使用缺陷：1.单质硅大部分以溶解形式弥散在铝硅合金中，并没有和铝形成或者完全形成金属间化合物。2.可能产生亚共晶硅相出现的现象，这种亚共晶硅相具备遗传性，可以在下游铝材生产过程中存在并均匀弥散在铝材体内，亚共晶硅相的存在会导致铝材生产过程中产生不可预测的粗晶现象，此外，这种AlSi10～20(硅含量为10～20％，余量为铝)的铝材生产用的硅元素添加剂在生产过程中还存在一个钙元素偏高的缺陷，这种缺陷的存在会导致下游生产的铝材因表面氧化而发乌，铝材内部产生不规则的针孔或者因局部表面氧化产生黑点，还有一种情况是在铝板生产轧制过程中会出现粘辊现象。

技术内容

本技术的主要目的在于提出一种硅铝合金及其制备方法，旨在实现硅铝合金中的硅和铝的先行充分合金化，并克服在硅铝合金生产过程中可能产生的亚共晶硅相出现的现象。

为实现上述目的，本技术提出一种硅铝合金，所述硅铝合金由金属硅和铝组成，所述硅铝合金按重量百分比包括硅55-90％，余量为铝和杂质。

该硅铝合金是由金属硅和金属铝在高温状态下形成的金属间化合物。

该硅铝合金可以是不定形状的块状的、片状的、粉状的，无论是块状的、片状的、粉状的产品，其规格都可以制定相应的标准加以限制。

为实现上述目的，本技术还提出一种硅铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，将金属铝或者铝液加入到容器中，其中，所述铝液的温度为700-800℃；