鑄造鋁合金壓鑄

壓鑄高硅鋁合金開發(fā)研究

邊秀房山東大學材料液態(tài)結(jié)構(gòu)及其遺傳性教育部重點實驗室報告內(nèi)容

一.壓鑄工藝條件下鋁合金凝固特點

三.壓鑄鋁合金變質(zhì)處理研究現(xiàn)狀四.高硅鋁合金的組織細化

五.結(jié)論二、高硅鋁合金在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀一.壓鑄工藝條件下鋁合金凝固特點快速凝固合金液在10-2s內(nèi)就能完成凝固高的冷卻速度減小一次和二次枝晶間距，從而細化樹枝晶壓力鑄造特性高速充填:填充初始速度0.5~75m/s之間.充填時間很短:通常為0.01~0.2s之間.高壓充填:常用壓力30~100MPa（有時達200MPa）熔液的冷卻速度快過冷度增加壓力下凝固合金結(jié)晶核心數(shù)目增多顯著細化組織中的共晶體和初晶相二、高硅鋁合金在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀國外牌號主要有：美國的390.0、B390.0、392.0合金、德國的KS281合金等。1.國內(nèi)外主要牌號

國內(nèi)牌號主要有：

中國的YL117。

高硅合金主要指過共晶鋁硅合金國外過共晶鋁硅合金主要合金牌號

2007年全國壓鑄件總產(chǎn)量120萬噸，其中鋁壓鑄件100萬噸。我國的壓鑄業(yè)發(fā)展迅速，至今仍保持著年增長8%-12%的勢頭。

2000年-2004年鋁、鎂合金鑄件的產(chǎn)量（噸）年份工藝方法2000年2001年2002年2003年2004年比上年增(%)各類工藝占總量%鋁合金壓鑄件327,500386,650438,970505,420--43.1鎂合金壓鑄件4,1244,4704,9505,860--0.5其他工藝鋁鑄件467,572487,167535,370660,513--56.4鋁、鎂鑄件總產(chǎn)量799,196878,287979,2901,171,7931,699,099+45100國內(nèi)部分骨干企業(yè)鋁合金壓鑄序號企業(yè)名稱鋁鑄件產(chǎn)量（噸）主要產(chǎn)品主要工藝方法2003年2004年2005年1一汽鑄造有限公司30902902

汽車鑄件壓鑄2東風汽車公司662572007000汽車鑄件壓鑄3上海皮爾博格有色零部件有限公司988812315

汽車鑄件重力、壓鑄、擠壓4上海乾通汽車附件有限公司427347225417汽車、其他壓鑄國外壓鑄鋁合金行業(yè)

2006年第12期的《ModernCasting》公布了第40屆全球鑄件產(chǎn)量年度統(tǒng)計報告。統(tǒng)計報告由36個國家和地區(qū)所提供的鑄件產(chǎn)量數(shù)據(jù)組成，統(tǒng)計結(jié)果顯示，全球鑄件產(chǎn)量在2005年持續(xù)增長，鑄件產(chǎn)量達85741078噸，增長率為7.5%。在最新的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，排在鑄件產(chǎn)量前十位的國家中有九個國家的鑄件產(chǎn)量比2004年有所增加。全球主要鑄件生產(chǎn)國和地區(qū)2005年的產(chǎn)量統(tǒng)計見表一。北美壓鑄協(xié)會主席DanielTwarog

先生撰文，對美國壓鑄產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀進行分析和預測。汽車制造方面——在北美出貨的鋁壓鑄件中77%以上用于汽車。世界上67%的有色鑄件生產(chǎn)應(yīng)用在汽車工業(yè)。全球汽車產(chǎn)量預計在未來三年中每年增加2.3%。通過長期預測可以看出汽車產(chǎn)量從2002中的5720萬輛增加到2015中的7620萬輛。全世界汽車產(chǎn)量的巨大增長，汽車用鋁鑄件地需求量也將有較大幅度的增長，2006年的每輛車平均鋁鑄件消耗為280鎊，到2009年這個數(shù)字將超過330鎊，將有超過75%的鋁鑄件用于汽車，其中75%以上是壓鑄件。2.國內(nèi)外主要應(yīng)用具有優(yōu)良突出特點而被應(yīng)用比重小高溫強度好耐磨耐蝕熱膨脹系數(shù)小空調(diào)壓縮機及其變速器閥1德國德爾福哈理森熱工系統(tǒng)公司與卡斯鋁公司應(yīng)用DHT一3高硅合金在空調(diào)壓縮機、變速器閥等零部件同期凱迪拉克在它的YpsilqntiMI．工廠里試驗用該合金制造變速器閥

2活塞曲軸德國德爾福哈理森熱工系統(tǒng)公司與卡斯鋁公司開發(fā)出DHT一3過共晶鋁硅合金制造活塞、曲軸等

活塞、曲軸

3汽車發(fā)動機及其缸套汽車發(fā)動機缸套德、英、美、日等技術(shù)強國率先開發(fā)高硅鋁合金發(fā)動機缸套材料，成功的在汽車發(fā)動機、賽車發(fā)動機以及民用動力機械上商業(yè)應(yīng)用，開發(fā)成功高功率密度“全鋁發(fā)動機”缸體4汽車空調(diào)壓縮機的雙向斜板

雙向斜板是壓縮機中驅(qū)動活塞往返實現(xiàn)致冷壓縮的一個核心零件，它利用高速旋轉(zhuǎn)時斜面各點產(chǎn)生的周期性的軸向往返來實現(xiàn)徑向分布的各活塞往返，達到壓縮致冷氣體的目的。其斜面必須具備很好的耐磨性能和減磨性,高硅合金的突出特點是其成為雙向斜板的優(yōu)良選材。5電子封裝材料

封裝是指支撐和保護半導體芯片和電子電路的基片、底板、外殼。同時還起著輔助散失電路工作中產(chǎn)生的熱量的作用新型Al-Si電子封裝材料因其質(zhì)量輕(<3×103kg／m3)，熱導率優(yōu)良與GaAs膨脹系數(shù)基本匹配，無環(huán)境污染，成本低廉等特點成為人們關(guān)注的重點

3.存在的主要問題1.

初晶硅組織粗大，易形成裂紋源，影響合金的性能，塑性差。2.粗大的初晶硅組織，屬于壓鑄件中的硬質(zhì)點，機加工困難，對于機加工刀具有很高的要求，表面易出現(xiàn)毛刺等。3.耐磨性能不良，在過共晶合金組織中易產(chǎn)生粗大塊狀相，分布不均勻，材料易磨損。思考b.變質(zhì)處理是細化鋁合金晶粒和組織一種有效途徑；如何解決粗大初晶硅相的尺寸問題？a.壓鑄工藝條件可以細化粗大的初晶硅相；在壓鑄工藝條件下，對鋁合金進行變質(zhì)處理需要采用什么變質(zhì)劑才能解決這類問題呢

1.授權(quán)發(fā)明專利：

P-Al-Cu中間合金及其制備方法(ZL01107704.2)2.申請專利：Al-Si-P中間合金的制備方法,申請?zhí)枺?00510044827.3

●Al-P系列中間合金

Tm=524℃、P可控、無污染、降鋁耗、簡便（a）Φ10mm桿狀（b）錠狀(a)(b)采用Al-P中間合金加磷鹽

社會生態(tài)效益解決了變質(zhì)處理過程中的環(huán)境污染問題。(a)變質(zhì)處理前(b)加0.6%Al-P中間合金變質(zhì)處理后

Al-24Si合金變質(zhì)處理前后金相組織對比

30μm60μm30μm

(a)未處理(b)加0.6%Al-P中間合金處理后

ZL109活塞合金變質(zhì)處理前后金相組織對比

30μm三.壓鑄鋁硅合金變質(zhì)處理研究現(xiàn)狀

Sr壓鑄鋁合金鍶變質(zhì)作用探討特種鑄造及有色合金2000/s1:19~22

G-AlSi7MgGD-AlSi12壓鑄鋁合金7.5mm2.5mm快速凝固不變質(zhì)加鍶變質(zhì)組織相同

只有對厚壁壓鑄件采用變質(zhì)處理才能得到較細的共晶Al-Si組織。

在快速凝固條件下，不推薦以鍶變質(zhì)處理，需要根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特征和

特定需要加以區(qū)別。AlPAlP壓鑄鋁合金中P變質(zhì)劑的作用新發(fā)現(xiàn)

研究了含P變質(zhì)劑在壓鑄鋁合金中的作用發(fā)現(xiàn)：對于壓鑄高硅鋁合金而言，P元素對過共晶鋁硅合金中的初晶硅相有很好的細化作用。當壓鑄件壁厚達到1mm時，含P變質(zhì)劑具有明顯細化合金組織的作用三.高硅鋁合金的組織細化

P變質(zhì)處理對壓鑄鋁合金組織細化的必要性利用高倍金相顯微鏡觀察壓鑄鋁合金在P變質(zhì)與未變質(zhì)兩種情況下，不同壁厚鑄件的金相組織，研究P變質(zhì)處理對組織的影響。Al-15wtSi未變質(zhì)處理Al-P中間合金變質(zhì)處理上海力勁DCC280不同壁厚的壓鑄件No.1No.2山大呂美熔體技術(shù)有限公司濟南華能氣動元器件公司

10mm壁厚壓鑄件金相組織microstructureofdiecastingwith10mmwallthicknessa.AlloyNo.1unmodified

b.AlloyNo.2modifiedbyal-pmasteralloy

4mm壁厚壓鑄件金相組織microstructureofdiecastingwith4mmwallthicknessc.AlloyNo.1unmodified

d.AlloyNo.2modifiedbyAl-pmasteralloy1mm壁厚壓鑄件金相組織microstructureofdiecastingwith1mmwallthicknesse.AlloyNo.1unmodifiedf.AlloyNo.2modifiedbyal-pmasteralloy壓鑄件Al-15%Si初晶硅尺寸(μm)

1345610未變質(zhì)17.2524.1225.6032.7033.9037.00變質(zhì)后11.2614.4514.6822.4624.4026.00前后差值5.999.6710.9210.249.5011.00變質(zhì)程度/%34.7240.1042.6531.3128.0229.72microstructureofdiecastingwith3mmwallthicknessg.AlloyNo.1unmodifiedh.AlloyNo.2modifiedbyal-pmasteralloy