一種抗磨輕金屬材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗磨輕金屬材料及其制備方法。抗磨輕金屬材料包括：結晶硅18.62％～19.66％，金屬鋁74.48％～78.64％，金屬錫1％～6％，Al–2.5P金屬合金0.7％～0.9％。抗磨輕金屬材料的制備方法為：在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶硅；待結晶硅完全熔化后，將溫度降至720℃，加入純金屬錫；金屬錫完全熔化后，將溫度升高至850℃，加入Al–2.5P金屬合金，再用0.5％六氯乙烷除氣，保持靜止30min；最后在760℃溫度下澆注預熱200℃的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。本發(fā)明的有益效果是：提高了材料的耐磨性能，延長材料的使用壽命；節(jié)約資源；在工業(yè)行業(yè)中有廣泛的應用。
【專利說明】一種抗磨輕金屬材料及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料領域，特別涉及一種抗磨輕金屬材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002]過共晶Al-Si合金由于密度小、比強度高、鑄造性能好，具有較高的力學性能，較低的熱膨脹系數(shù)及良好的耐腐蝕性能，在電子、汽車、航空、航天等領域得到了廣泛的應用，尤其適用于同時要求低密度與高耐磨性的場合，如汽車發(fā)動機缸體，空壓機缸體及缸蓋坐寸ο
[0003]但采用普通鑄造方法獲得的該合金組織中硬而脆的初生Si相為粗大的塊狀，極易脫落，劃傷基體，嚴重地惡化其減磨性能和切削性能，限制了這類合金在生產(chǎn)中的應用。
[0004]在相對硬的基體中加入一種或幾種低熔點元素形成軟質(zhì)相能夠賦予材料自潤滑性能，從而改善材料的減磨和切削性能。錫(錫)的熔點僅為220°C且由于其與Al間的互不相溶性，在鋁或鋁合金中以單質(zhì)形式存在，加入到鋁或鋁合金中能夠在摩擦表面形成一層潤滑膜，減少摩擦副咬合的幾率。一種含錫的A1-Si合金成為了解決問題的關鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種抗磨輕金屬材料及其制備方法。能夠提高材料耐磨性，延長材料的使用壽命。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下的技術方案:
[0007]一種抗磨輕金屬材料，由下列物質(zhì)按如下重量百分比組成:結晶硅18.62%?19.66%，金屬鋁 74.48%?78.64%，金屬錫 I %?6%，A1 - 2.5P 金屬合金 0.7%?0.9%。
[0008]作為進一步優(yōu)選，所述金屬鋁為純度為99.7%的工業(yè)純鋁。
[0009]作為進一步優(yōu)選，結晶硅與金屬鋁的重量比為1:4。
[0010]作為進一步優(yōu)選，所述Al - 2.5P金屬合金是指含有質(zhì)量分數(shù)為2.5%磷的鋁磷合金。
[0011]一種抗磨輕金屬材料的制備方法，包括以下幾個步驟:
[0012]a、在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶娃；
[0013]b、待步驟a中的結晶硅完全熔化后，將溫度降至715°C?725°C，向反應體系中加入金屬錫；
[0014]C、待金屬錫完全熔化后，將溫度升高至845°C?855°C，加入Al_2.5P金屬合金，之后用0.5%六氯乙烷排出電阻爐內(nèi)的空氣，恒溫30min ；
[0015]d、最后在755°C?765°C溫度下澆注預熱195°C?205°C的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:提高了材料的耐磨性能，延長材料的使用壽命；節(jié)約資源；在工業(yè)行業(yè)中有廣泛應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為磨損率隨金屬錫加入量的變化曲線
[0018]圖2為摩擦系數(shù)隨金屬錫加入量的變化曲線
[0019]圖3為硬度隨金屬錫加入量的變化曲線

【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0021]實施例1:
[0022]一種抗磨輕金屬材料，由下列物質(zhì)按如下重量百分比組成:結晶硅19.66%，金屬鋁78.64%，金屬錫1%，Α1-2.5P金屬合金0.7%。
[0023]制備方法:
[0024]a、在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶娃；
[0025]b、待結晶娃完全溶化后,將溫度降至715 C，向反應體系中加入I %的純金屬錫；
[0026]C、待金屬錫完全熔化后，將溫度升高至855°C，加入0.7%Α1-2.5P金屬合金，之后用0.5%的六氯乙燒除氣,保持靜止30min ；
[0027]d、最后在755°C溫度下澆注預熱205°C的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。
[0028]實施例2:
[0029]一種抗磨輕金屬材料，由下列物質(zhì)按如下重量百分比組成:結晶硅19.24%，金屬鋁76.96 %，金屬錫3 %，Al-2.5P金屬合金0.8%。
[0030]制備方法:
[0031]a、在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶娃；
[0032]b、待結晶娃完全溶化后,將溫度降至725 C，向反應體系中加入3%的純金屬錫；
[0033]C、待金屬錫完全熔化后，將溫度升高至845°C，加入0.8%Α1-2.5P金屬合金，之后用0.5%的六氯乙燒除氣,保持靜止30min ；
[0034]d、最后在765°C溫度下澆注預熱195°C的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。
[0035]實施例3:
[0036]一種抗磨輕金屬材料，由下列物質(zhì)按如下重量百分比組成:結晶硅18.66%，金屬鋁74.64%，金屬錫6%，Al-2.5P金屬合金0.7%。
[0037]制備方法:
[0038]a、在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶娃；
[0039]b、待結晶娃完全溶化后，將溫度降至720 C，向反應體系中加入6%的純金屬錫；
[0040]C、待金屬錫完全熔化后，將溫度升高至850°C，加入0.9%Α1-2.5P金屬合金，之后用0.5%的六氯乙燒除氣,保持靜止30min ；
[0041]d、最后在760°C溫度下澆注預熱200°C的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。
[0042]實施例4:
[0043]一種抗磨輕金屬材料，由下列物質(zhì)按如下重量百分比組成:結晶硅19.46%，金屬鋁77.84%,金屬錫2%，Al-2.5P金屬合金0.7%。
[0044]制備方法:
[0045]a、在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶娃；
[0046]b、待結晶娃完全溶化后，將溫度降至723 C，向反應體系中加入6%的純金屬錫；
[0047]C、待金屬錫完全熔化后，將溫度升高至848°C，加入0.9%Α1-2.5P金屬合金，之后用0.5%的六氯乙燒除氣,保持靜止30min ；
[0048]d、最后在762°C溫度下澆注預熱198°C的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。
[0049]實施例5:
[0050]一種抗磨輕金屬材料，由下列物質(zhì)按如下重量百分比組成:結晶硅18.84%，金屬鋁75.36 %，金屬錫5 %，Al-2.5P金屬合金0.8%。
[0051]制備方法:
[0052]a、在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶娃；
[0053]b、待結晶娃完全溶化后，將溫度降至718 C，向反應體系中加入6%的純金屬錫；
[0054]C、待金屬錫完全熔化后，將溫度升高至852°C，加入0.9%Α1-2.5P金屬合金，之后用0.5%的六氯乙燒除氣,保持靜止30min ；
[0055]d、最后在756°C溫度下澆注預熱202°C的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。
[0056]如圖1、圖2和圖3所示，在60N載荷作用下對合金磨損率和摩擦系數(shù)進行測定。磨損率由質(zhì)量損失和滑動距離確定。當不加入金屬錫時，磨損率最大為40mg/km，摩擦系數(shù)為
0.6，布氏硬度為95kgf ;當加入I %金屬的錫時，磨損率最大為34mg/km，摩擦系數(shù)為0.57。布氏硬度為92kgf ;當加入3%的錫時，磨損率最大為29mg/km，摩擦系數(shù)為0.55。布氏硬度為87kgf ;當加入6%的錫時，磨損率最大為31mg/km，摩擦系數(shù)為0.5。布氏硬度為80kgf。
[0057]由此可見，加入金屬錫后，鋁硅合金在磨損率、布氏硬度和摩擦系數(shù)都明顯得到了改善。
[0058]盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)。
【權利要求】
1.一種抗磨輕金屬材料，其特征在于，由下列物質(zhì)按如下重量百分比組成:結晶硅18.62%?19.66%，金屬鋁74.48 %?78.64%，金屬錫1%?6%，A1_2.5P金屬合金0.7%?0.9%。
2.如權利要求1所述的抗磨輕金屬材料，其特征在于:所述金屬鋁為純度為99.7%的工業(yè)純鋁。
3.如權利要求1所述的抗磨輕金屬材料，其特征在于:結晶硅與金屬鋁的重量比為1:4。
4.如權利要求1所述的抗磨輕金屬材料，其特征在于:所述Al- 2.5P金屬合金是指含有質(zhì)量分數(shù)為2.5%磷的招磷合金。
5.一種用于制造如權利要求1?4任意一項所述的抗磨輕金屬材料的制備方法,其特征在于: a、在電阻爐中加入金屬鋁和1/3的結晶硅，加溫使之完全熔化，再向其中加入剩余2/3的結晶娃; b、待步驟a中的結晶硅完全熔化后，將溫度降至715°C?725°C，向反應體系中加入金屬錫； C、待金屬錫完全熔化后，將溫度升高至845°C?855°C，加入Al_2.5P金屬合金，之后用.0.5%六氯乙烷排出電阻爐內(nèi)的空氣，恒溫30min ； d、最后在755°C?765°C溫度下澆注預熱195°C?205°C的金屬模具中，即得抗磨輕金屬材料。
【文檔編號】C22C21/02GK104294101SQ201410582181
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權日:2014年10月27日
【發(fā)明者】司頤 申請人:遼寧石化職業(yè)技術學院