本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料及其制造方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

過(guò)共晶鋁硅合金具有耐磨性高、耐熱耐腐蝕性好、熱膨脹系數(shù)小和體積穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，特別適用于制造輕而耐磨的零件，是制造發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件氣缸和活塞的理想材料。目前過(guò)共晶鋁硅合金作為耐磨材料已得到廣泛應(yīng)用，而為進(jìn)一步提高過(guò)共晶鋁硅合金的耐磨性，擴(kuò)大過(guò)共晶鋁硅合金的適用范圍，應(yīng)對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金進(jìn)行更深入的研究?，F(xiàn)有技術(shù)中，提高過(guò)共晶鋁硅合金耐磨性的方法主要為制備過(guò)共晶鋁硅合金復(fù)合材料，多通過(guò)添加sic和tib等化合物來(lái)實(shí)現(xiàn)，而制造方法主要包括粉末冶金、固相擴(kuò)散、液相浸滲等，但這些方法普遍存在工藝復(fù)雜、設(shè)備精度要求高、制造成本高等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，此制造方法操作簡(jiǎn)單、制造方便，設(shè)備精度要求低，制造成本也低。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料，該復(fù)合材料的耐磨性好，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

將附著有處理液的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑置于200～500℃下，烘干1～10h；其中，處理液選自切削液、有機(jī)溶劑中的一種或多種；

將烘干后的廢屑加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再進(jìn)行擠壓。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述附著有處理液的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑為機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的帶有切削液或有機(jī)溶劑的廢屑，或者為現(xiàn)制現(xiàn)用的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑，現(xiàn)制現(xiàn)用包括：將過(guò)共晶鋁硅合金廢屑與切削液或有機(jī)溶劑混合。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，上述切削液選自油基切削液、水基切削液中的一種或多種，有機(jī)溶劑選自烷烴、烯烴、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烴、氫化烴、萜烯烴、鹵代烴、雜環(huán)化合物中的一種或多種。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，將附著有處理液的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑置于200～500℃下的環(huán)境條件為保護(hù)氣體環(huán)境條件，保護(hù)氣體選自氮?dú)?、惰性氣體中的一種或多種。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，將烘干后的廢屑加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再進(jìn)行擠壓，具體為：將廢屑裝入第一擠壓裝置，然后將第一擠壓裝置加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再對(duì)第一擠壓裝置進(jìn)行擠壓。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，擠壓時(shí)，擠壓壓力為300～800mpa，保壓時(shí)間為5～60s。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，在擠壓之后，還包括：將擠壓得到的壓坯裝入第二擠壓裝置中，將第二擠壓裝置加熱至200～400℃，保溫1～30min，然后再次擠壓，得到棒材。

優(yōu)選地，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，再次擠壓的擠壓壓力為600～1200mpa，擠壓比為23～27:1。

另外，一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過(guò)上述的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

另外，過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料在耐磨零件中的應(yīng)用。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明包括以下有益效果：過(guò)共晶鋁硅合金在生產(chǎn)加工過(guò)程中附著切削液、有機(jī)溶劑是非常普遍的，而其在切削過(guò)程中又能得到廢屑，本發(fā)明正是利用附著了處理液(切削液、有機(jī)溶劑中的一種或多種)的過(guò)共晶鋁硅合金的廢屑作為制作原料，如此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金的回收利用。在200～500℃的溫度條件下，廢屑表面附著的處理液分解為水、氣體(如二氧化碳、氫氣等)和無(wú)定型碳，分解后的水和氣體蒸發(fā)，而一部分碳元素以無(wú)定形碳的形式附著在過(guò)共晶鋁硅合金廢屑表面，增強(qiáng)材料的潤(rùn)滑作用，形成帶有無(wú)定形碳的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑，再通過(guò)擠壓，得到高強(qiáng)度耐磨的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料。

本發(fā)明提供的制造方法工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備精度要求低，大大降低了生產(chǎn)成本，而且其采用非重熔的方法使無(wú)定形碳均勻的分布在材料中，無(wú)需重新融化，從而也避免了無(wú)定形碳由于密度小而在熔融金屬內(nèi)出現(xiàn)偏聚的現(xiàn)象。本發(fā)明制得的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的耐磨性與現(xiàn)有的過(guò)共晶鋁硅合金的耐磨性相比，提高了至少20％。

附圖說(shuō)明

為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例三提供的利用第一擠壓裝置壓制壓坯的狀態(tài)剖視圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例三提供的利用第二擠壓裝置擠壓棒材的狀態(tài)剖視圖。

圖標(biāo)：100-第一擠壓裝置；101-第一沖頭；102-第一模具；103-第一套筒；104-墊片；105-壓坯；200-第二擠壓裝置；201-第二沖頭；202-第二模具；203-第二套筒；204-擠出模具；205-棒材。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料及其制造方法、應(yīng)用進(jìn)行具體說(shuō)明。

過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法包括步驟s1：將附著有處理液的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑置于200～500℃下，烘干1～10h；其中，處理液選自切削液、有機(jī)溶劑中的一種或多種。

廢屑表面的處理液在高溫下分解為水、氣體，并殘留一部分無(wú)定型碳，無(wú)定形碳的殘留量一般在15％以下，殘留的無(wú)定形碳均勻的附著在切屑表面，形成帶有無(wú)定形碳的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑。

其中，附著有處理液的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑為機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的帶有切削液或有機(jī)溶劑的廢屑，或者為現(xiàn)制現(xiàn)用的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑，現(xiàn)制現(xiàn)用包括：將過(guò)共晶鋁硅合金廢屑與切削液或有機(jī)溶劑混合。也就是說(shuō)，過(guò)共晶鋁硅合金廢屑可以是成品廢屑(在機(jī)加工過(guò)程中產(chǎn)生的已帶有切削液或有機(jī)溶劑的廢屑)，也可以是現(xiàn)制現(xiàn)用的廢屑。若是現(xiàn)制現(xiàn)用，則可以將廢屑倒入裝有切削液或有機(jī)溶劑的容器中，保證液體浸沒廢屑，以使廢屑表面都沾有液體，然后攪拌1～10min，使廢屑與液體更加充分的混合(當(dāng)然也可以不攪拌)，再用漏網(wǎng)將廢屑撈出，得到附著有處理液的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑。

所提到的切削液包括現(xiàn)有機(jī)械加工過(guò)程(包括車、銑、刨、磨)中使用的所有切削液(包括油基切削液和水基切削液)，包括乳化液、潤(rùn)滑液、冷卻液、防銹液等，有機(jī)溶劑包括烷烴、烯烴、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烴、氫化烴、萜烯烴、鹵代烴、雜環(huán)化合物等中的一種或多種。

操作時(shí)，可以將附著有處理液的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑均勻的平鋪到鋼板或鐵網(wǎng)上，然后在保護(hù)氣體的環(huán)境條件下，在200～500℃下烘干1～10h，保護(hù)氣體選自氮?dú)?、惰性氣體中的一種或多種。如此，可以排除其他氣體雜質(zhì)的影響。

過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法還包括步驟s2：將烘干后的廢屑加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再進(jìn)行擠壓。

操作時(shí)，可以將廢屑裝入擠壓裝置，將擠壓裝置加熱至200～400℃，然后保溫1～30min，再對(duì)擠壓裝置進(jìn)行擠壓。將廢屑裝入擠壓裝置后，再對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行加熱，能夠極大的降低廢屑的熱量散失率，使廢屑保持在較高溫度時(shí)得到擠壓，如此，就能夠保證壓制得到的壓坯的質(zhì)量，避免壓坯產(chǎn)生裂紋等缺陷。

擠壓時(shí)，擠壓壓力為300～800mpa，保壓時(shí)間為5～60s。

在擠壓之后，還包括：將擠壓得到的壓坯裝入另一擠壓裝置中，將該擠壓裝置加熱至200～400℃，保溫1～30min，然后再次擠壓，得到棒材。進(jìn)行此種操作，能夠得到符合生產(chǎn)需要的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合棒材。

其中，再次擠壓的擠壓壓力為600～1200mpa，擠壓比為23～27:1。

本發(fā)明還提供了一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過(guò)上述的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

本發(fā)明還提供了上述過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料在耐磨零件中的應(yīng)用。上述過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料在汽車、摩托車、軍工等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，而耐磨零件主要是指如坦克車、摩托車、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、缸套及缸體等耐磨零件。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

s1：將附著有qw-5鋁合金切削液的ac9b過(guò)共晶鋁硅合金廢屑均勻的平鋪到鋼板上，然后在200℃下烘干10h；

s2：將烘干后的廢屑加熱至200℃，然后保溫30min，再進(jìn)行擠壓，其中，擠壓壓力為300mpa，保壓時(shí)間為60s。

本實(shí)施例還提供了一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過(guò)上述的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

s1：將a390過(guò)共晶鋁硅合金廢屑倒入裝有切削液(嘉實(shí)多全合成水溶性切削液castrologysyntilo9930)的容器中，保證切削液浸沒廢屑，然后用漏網(wǎng)將廢屑撈出，得到附著有切削液的a390過(guò)共晶鋁硅合金廢屑；

將廢屑均勻的平鋪到鐵網(wǎng)上，然后在500℃下烘干1h；

s2：將烘干后的廢屑加熱至400℃，然后保溫1min，再進(jìn)行擠壓，其中，擠壓壓力為800mpa，保壓時(shí)間為5s。

本實(shí)施例還提供了一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料，是通過(guò)上述的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：

s1：將ac9b過(guò)共晶鋁硅合金廢屑倒入裝有乙二醇的容器中，保證乙二醇浸沒廢屑，然后攪拌1min，再用漏網(wǎng)將廢屑撈出，得到附著有乙二醇的過(guò)共晶鋁硅合金廢屑；

將廢屑均勻的平鋪到鋼板上，然后在充滿氬氣的環(huán)境條件下，將廢屑在400℃下烘干4h；

s2：如圖1所示，利用第一擠壓裝置100，第一擠壓裝置100包括第一沖頭101、第一模具102、第一套筒103和墊片104，第一沖頭101套裝于第一模具102中，并與第一模具102間隙配合，第一模具102、墊片104均套裝于第一套筒103中，第一模具102與第一套筒103間隙配合，并且第一模具102設(shè)置于墊片104上；第一沖頭101的直徑為φ40mm，第一模具102的型腔直徑為φ40mm、外徑為φ80mm，第一套筒103的外徑為φ160mm，墊片104的直徑為φ80mm(由于第一擠壓裝置100為本領(lǐng)域常用設(shè)備，在此不再贅述)；

將烘干后的廢屑裝入第一模具102中，再將第一模具102裝入第一套筒103中，將第一沖頭101裝入第一模具102中，將裝配好的第一擠壓裝置100隨爐加熱至300℃，然后保溫5min，再將加熱后的第一擠壓裝置100放入擠壓機(jī)中擠壓，擠壓機(jī)對(duì)第一沖頭101加壓，壓力為640mpa，保壓時(shí)間為47s，將第一模具102中的廢屑?jí)簩?shí)，得到壓坯105；

s3：如圖2所示，利用第二擠壓裝置200，第二擠壓裝置200包括第二沖頭201、第二模具202、第二套筒203和擠出模具204，第二沖頭201套裝于第二模具202中，并與第二模具202間隙配合，第二模具202、擠出模具204均套裝于第二套筒203中，第二模具202與第二套筒203間隙配合，并且第二模具202設(shè)置于擠出模具204上；第二沖頭201的直徑為φ40mm，第二模具202的型腔直徑為φ40mm、外徑為φ80mm，擠出模具204的型腔為φ8mm、外徑為φ40mm，第二套筒203的外徑為φ160mm(由于第二擠壓裝置200為本領(lǐng)域常用設(shè)備，在此不再贅述)；

將壓坯105放入第二模具202中，再將第二模具202裝入第二套筒203中，將第二沖頭201裝入第二模具202中，將裝配好的第二擠壓裝置200放入電阻爐內(nèi)加熱至300℃，然后保溫5min，再將加熱后的第二擠壓裝置200放入擠壓機(jī)中擠壓，擠壓機(jī)對(duì)第二沖頭201加壓，壓力為640mpa，擠壓比為25：1，將第二模具202中的壓坯105通過(guò)擠出模具204擠壓成棒材205。

本實(shí)施例還提供了一種過(guò)共晶鋁硅復(fù)合棒材，是通過(guò)上述的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料的制造方法制得。

利用本實(shí)施例制得的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)：

將本實(shí)施例制得的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合材料作為實(shí)驗(yàn)材料，采用本實(shí)施例步驟s1中ac9b過(guò)共晶鋁硅合金廢屑的原材料——也就是市面購(gòu)得的ac9b過(guò)共晶鋁硅合金作為對(duì)照材料，將實(shí)驗(yàn)材料和對(duì)照材料分別在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后分別檢測(cè)磨損量；

摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的壓力100n；

摩擦力矩15n.m；

轉(zhuǎn)速200r/min；

摩擦?xí)r間60min。

檢測(cè)得知，實(shí)驗(yàn)材料的磨損量比對(duì)照材料的磨損量低20％，也就是說(shuō)，利用本實(shí)施例的制造方法制得的過(guò)共晶鋁硅復(fù)合棒材與原有的ac9b過(guò)共晶鋁硅合金相比，耐磨性提高了20％。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。