技术领域
[0001] 本发明涉及铸造技术领域，特别是涉及一种细化和球化高硅铝合金中初晶硅的方法。
相关背景技术
[0002] 铸造铝硅合金铸造性能好、比强度高、切屑性能优良等优点，是铸造铝合金中最常用的铝合金系列之一，特别是过共晶铝硅合金，因其含有较高的硅含量，使得材料具有线膨胀系数小，耐磨性好等特性，应用范围广，如活塞、刹车盘、空调压缩机斜盘、特殊紧固件、高精度量器具、电子封装材料等。
[0003] 当铝合金中硅含量过高时，析出的初晶硅极易形成尺寸粗大、形状不规则的板状、五瓣状、棱椎体、八面体等形貌，不规则大尺寸的初晶硅使得材料性能下降，显著降低合金的强度和韧性。现有的很多铝合金牌号，如AC9A、A390、LM29、ZL117等都含有较高含量的Si，所以如何获得细小、分布均匀的初晶硅是制备高性能过共晶铝硅合金的关键。
[0004] 国内外学者对如何细化过共晶铝硅合金中初晶硅做了大量的基础理论研究，如高低温熔体处理、超声震动、急速冷却铸造、熔体半固态处理等，但因工艺操作繁冗、复杂，或生产技术、装备成本过高等限制，当前很难进行工业化批量生产。目前较为经济有效的方式为对合金进行变质处理，并且很多学者发明出各种新型的变质剂、变质方法，如P-S（专利CN101368237A）、P-Re（专利CN1392277A）、P-Sr（专利CN1408132A）、Al-P(专利CN109280823A)、Al-B-P(专利CN109913675A)、Al-Mg-P（专利CN102329998B）、Cu-P等，采用新型的变质元素如Be（专利CN107190183B），P、Ca复合变质（专利CN103361524B），Zn、S复合变质（CN104384482B），并且采用新型的高低温熔体混合方式等，但这些方法都有一些不足之处，如采用价格较高的稀土、采用有害元素的Be、产生较多污染的S、如Cu-P合金会还带入到目标材料中大量的Cu元素，所以只适合制备一些特定的合金、或所涉及的制备过程要求严格等。
具体实施方式
[0013] 以下为发明的具体实施方式。实施方式中所做的示例，仅作为范例，本发明所涉及的保护对象，不局限于范例，同时本发明涉及材料不受以下具体实施方式限制。
[0014] 实施例1：（1）200℃温度下预热铝合金锭、钟罩、扒渣工具；
（2）将铝合金锭在常温下装入工频炉，升温，直至铝锭完全熔化；
（3）由(2)得到的铝熔体中加入质量分数20%的金属硅；
（4）待金属硅全部熔化后搅拌20min，搅拌后保温25min；
（5）对溶体进行除气操作，除气后清除表面浮渣；
（6）将工频炉炉温设置为1100℃，升温，当工频炉炉温升到1100℃后，开始保温计时，保温20min；
（7）将（6）高硅铝合金熔体温度控制在800℃；
（8）用钟罩将磷盐完全压入铝合金熔体中，使得最终合金中P残留量为0.003% ，待完全反应后取出钟罩；
（9）将铝液表面浮渣清除干净；
（10）控制熔体温度为760℃，浇铸得到目标合金。
[0015] 实施例2：（1）200℃温度下预热铝合金锭、钟罩、扒渣工具；
（2）将铝合金锭在常温下装入工频炉，升温，直至铝锭完全熔化；
（3）由(2)得到的铝熔体中加入质量分数20%的金属硅；
（4）待金属硅全部熔化后搅拌25min，搅拌后保温20min；
（5）对溶体进行除气操作，除气后清除表面浮渣；
（6）将工频炉炉温设置为1150℃，升温，当工频炉炉温升到1150℃后，开始保温计时，保温20min；
（7）将（6）高硅铝合金熔体温度控制在800℃；
（8）用钟罩将磷盐完全压入铝合金熔体中，使得最终合金中P残留量为0.003% ，待完全反应后取出钟罩；
（9）将铝液表面浮渣清除干净；
（10）控制熔体温度为760℃，浇铸，得到铝合金中间合金；
（11）将（10）得到的高硅铝合金材料放置在热处理炉中进行热扩散处理，样品随炉升温至540℃，保温24h；
（12）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温；
（13）将样品放置在热处理炉中进行二次热处理，样品随炉升温至610℃，保温15min；
（14）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温，即得到目标合金。
[0016] 实施例3：（1）200℃温度下预热铝合金锭、钟罩、扒渣工具；
（2）将铝合金锭在常温下装入工频炉，升温，直至铝锭完全熔化；
（3）由(2)得到的铝熔体中加入质量分数22%的金属硅；
（4）待金属硅全部熔化后搅拌30min，搅拌后保温20min；
（5）对溶体进行除气操作，除气后清除表面浮渣；
（6）将工频炉炉温设置为1155℃，升温，当工频炉炉温升到1155℃后，开始保温计时，保温25min；
（7）控制熔体温度为770℃，浇铸，得到高硅铝合金；
（8）将（7）得到的高硅铝合金材料放置在热处理炉中进行热扩散处理，样品随炉升温至
550℃，保温12h；
（12）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温；
（13）将样品放置在热处理炉中进行二次热处理，样品随炉升温至615℃，保温15min；
（14）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温，即得到目标合金。
[0017] 实施例4：（1）200℃温度下预热铝合金锭、钟罩、扒渣工具；
（2）将铝合金锭在常温下装入工频炉，升温，直至铝锭完全熔化；
（3）由(2)得到的铝熔体中加入质量分数30%的金属硅；
（4）待金属硅全部熔化后搅拌30min，搅拌后保温25min；
（5）对溶体进行除气操作，除气后清除表面浮渣；
（6）将（5）高硅铝合金熔体温度控制在855℃；
（7）用钟罩将磷盐完全压入铝合金熔体中，使得最终合金中P残留量为0.006% ，待完全反应后取出钟罩；
（8）将铝液表面浮渣清除干净；
（9）控制熔体温度为765℃，浇铸，得到高硅铝合金；
（10）将（9）得到的高硅铝合金材料放置在热处理炉中进行热扩散处理，样品随炉升温至545℃，保温18h；
（11）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温；
（12）将样品放置在热处理炉中进行二次热处理，样品随炉升温至620℃，保温10min；
（13）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温，即得到目标合金。
[0018] 实施例5：（1）200℃温度下预热铝合金锭、钟罩、扒渣工具；
（2）将铝合金锭在常温下装入高频炉，升温，直至铝锭完全熔化；
（3）由(2)得到的铝熔体中加入质量分数35%的金属硅；
（4）待金属硅全部熔化后搅拌30min，搅拌后保温25min；
（5）对溶体进行除气操作，除气后清除表面浮渣；
（6）将工频炉炉温设施为1160℃，升温，当工频炉炉温升到1160℃后，开始保温计时，保温25min；
（7）将（6）高硅铝合金熔体温度控制在860℃；
（8）用钟罩将磷盐完全压入铝合金熔体中，使得最终合金中P残留量为0.0075% ，待完全反应后取出钟罩；
（9）将铝液表面浮渣清除干净；
（10）控制熔体温度为770℃，浇铸，得到高硅铝合金；
（11）将（10）得到的高硅铝合金材料放置在热处理炉中进行热扩散处理，样品随炉升温至545℃，保温24h；
（12）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温；
（13）将样品放置在热处理炉中进行二次热处理，样品随炉升温至610℃，保温15min；
（14）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温，即得到目标合金。
[0019] 实施例6：（1）200℃温度下预热铝合金锭、钟罩、扒渣工具；
（2）将铝合金锭在常温下装入高频炉，升温，直至铝锭完全熔化；
（3）由(2)得到的铝熔体中加入质量分数40%的金属硅；
（4）待金属硅全部熔化后搅拌30min，搅拌后保温30min；
（5）对溶体进行除气操作，除气后清除表面浮渣；
（6）将工频炉炉温设施为1180℃，升温，当工频炉炉温升到1180℃后，开始保温计时，保温35min；
（7）将（6）高硅铝合金熔体温度控制在850℃；
（8）用钟罩将磷盐完全压入铝合金熔体中，使得最终合金中P残留量为0.02% ，待完全反应后取出钟罩；
（9）将铝液表面浮渣清除干净；
（10）控制熔体温度为780℃，浇铸，得到铝合金中间合金；
（11）将（10）得到的高硅铝合金材料放置在热处理炉中进行热扩散处理，样品随炉升温至545℃，保温24h；
（12）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温；
（13）将样品放置在热处理炉中进行二次热处理，样品随炉升温至620℃，保温20min；
（14）取出样品，将样品放置在空气中冷却至室温，即得到目标合金。
[0020] 下表是实施例中的主要思路流程：。
