摘要：研制了一种新高硅变型铝合金，该合金具有良好的耐热性、耐磨性和气密性，适合于制造形态 复杂、高载荷、气密性好的机械零部件。
现已大量用于生产泵体材，并已申报了国家专利和国家变 形铝合金牌号。
关键词：高硅变形铝合；成分；杂质；合金性能；
泵体材 ２００５年某油泵厂来我公司求援，他们现用的７００５铝合金挤压泵体材制作的特种高压油泵 壳体存在着热变形大，耐高温、耐磨性和气密性差等问题，降低了油泵的性能和使用寿命，进而 影响了产品的销路，希望我公司能帮助研制一种高性能的铝合金代替７００５铝合金挤压泵体材 制作泵壳，以提高油泵的性能和使用寿命，重新占据市场。
对此问题丛林铝业公司领导和技术 人员根据用户反映的情况进行了认真的分析研究，７００５铝合金挤压泵体材是常用的泵壳材料。 如果它还不能满足用户所生产油泵的需要，那么所选择合金的高温性、热变形性、耐磨性和气 密性等就必须比７００５铝合金的好，同时还要考虑该合金的铸造和挤压性能相对也要好一些， 以便于我公司生产。我们首先考虑用制造内燃机机车活塞的４０３２铝合金挤压泵体材，因该合 金的耐磨性、耐高温、气密性、加工等性能都比较好，但由于该合金中Ｗ（Ｎｉ）＝０．８％。１．Ｏ％， 且在熔炼时Ｎｉ要以中间合金形式加入，ｍ．Ｎｉ中间合金价格昂贵，仅此一项每吨挤压泵材的成 本就会增加２ ０００元～３ ０００元，用户表示不能承受。
我们分析４０３２铝合金之所以具有上述一 系列优点，是由于它是以ｓｉ为主要成分的合金，那么我们可不可以研制一种含Ｓｉ量高的铝合 金挤压泵体材呢？而这方面国内外资料尚无相关报道。经反复调整合金成分及配比，并通过 １８次试验，最后综合分析比较，选择了性能相对较好的合金配方进行试生产，暂定牌号为ＣＬ－ ４Ａ１２。此后经过一年多的进一步研究、试生产和用户试用，并对使用该合金制作的泵壳考察， 证明了其热变形性、耐热性、耐磨性、耐压性和气密性均好于７００５铝合金的。所制造的油泵性 能得以提高，深受用户欢迎。该用户从此也成为丛林公司的长期客户。而且又为丛林公司发 展了一批新用户，年订货量达到７６０ ｔ以上。
从２００５年至今已生产ＣＬ－４Ａ１２铝合金挤压泵体材 ２ ０００ ｔ，ＣＬ－４Ａ１２铝合金挤压泵体材的研究成功不仅解决了用户急需，开拓出新市场，而且也显 现了丛林铝业的技术水平。 ＣＬ－４Ａ１２铝合金属于丛林铝业的研制发明，它属于ｍ．Ｓｉ系可热处理强化铝合金。由于含 Ｓｉ量高，熔点相对较低，熔体的流动性好，容易补缩，因而铸造性能好。又因为该合金的耐磨 性、耐压性、高温性能和气密性好，铸态或热处理后力学性能在ｍ．Ｓｉ系合金中也是较好的，所 以适用于热加工方法制造形状复杂、承受高载荷、气密性要求高的零部件。 １ ＣＬ．４Ａ１２铝合金中的主要合金元素及杂质的作用 Ｓｉ是该合金的主要合金元素，Ｗ（Ｓｉ）＝８％一１０％，Ｓｉ在合金中主要以Ｑ＋Ｓｉ共晶体和８ （Ａ１５ＦｅＳｉ）的形式存在。由于Ｓｉ的含量较高，使合金熔体有很好的流动性和铸造性能。Ｓｉ的含 量高也使合金的强度和耐磨性随之增高。
一－ 全国第十四垦竺鱼全塑三兰查奎鎏全笙兰苎 一＿————————————————————————一一 ：竺Ｌ ｃｕ在合金中含量彬（Ｃｕ）＝１．３％。１。８％，可以在合金中形成ＣｕＡｌ２相，提高合金的堡搴。． Ｍｇ在合金中的含量硼（Ｍｇ）：Ｏ．４％，Ｏ．６％，可以在合金中形成ＭｇｚＳｉ相，亦可以提高合金 ｎ相的誓莶嚣黧 警Ｍ篁相絮改零淼七日雌啪蒯ｎ人，效Ｔｉ 的袈搿桃影凝相曼酬改冷黧却？黧麓堡霁嚣薹慧燃徽誓’挈’妻焉嘉篇蟹姜黜笑景篙赫流ｆ淼ｉｔ溢谍Ｆ …ｗ（Ｆｅ）…＜０．４％改。蛮Ｎ８嚣磊蓑嚣；嬲虢各蔷盛竺茹３篡器）： ，它际赳固ｊ谷俸强化作用少ｒ，您眩以义节。形、囝 ）＝．％一． ｎ在合金中的含量 的强烹Ｍ在合会中的含量ｗ（Ｍｎ）＝０．１％。０．３５％，它除起固溶体强化作用外，还能改变针状富 ０ 在合金中的含量 ｗ（Ｔｉ ）＝． ～０． １５％３５％Ｔｉ ， 能１更晶粒驯化。则以ｍ。１卜ｂ ７沙Ａ月ｕ／ｂ狱 ，芏砒八 果更凳曹该合会中的有害杂质，在合金中可以生成ｐ－ｓｉ相（ＡｌＩ，，ＦｅｚＳｉｚ）ＦｅｚＳｉｚ，Ｎ…Ｎ…耽馒…Ｙ一－Ｎ一，呈粗大 ｎ旱该合会中的有害杂质，在合金中可以生成ｐ—Ｓｉ相（， ， （ｅ）＝０．６７～Ｏ．８为好。此外在半连续铸造时，由于冷却强度大，ｐ’Ｓ１和也芸睫乏剐’儿’圳¨１Ｈ 应也会减Ｓ 理时龛燃嚣嚣黧嚣麓裟端玎Ｔ人Ｏ而带来的，在铝液中会生成ｃ斌它能 、 隆低竺粼龋篙裟豁鬈军嚣篆茹茹 ｎ处热品制在脯共点熔低成形 在该合金中也是有害杂质，它们与合金中的 Ｐｂ 、 鬻霎繇嚣抵它们与合金中的 一————————————————————一 Ａ１ 、彤厩１氐烙息犬亩日１伞，位利叩琳灶 Ｓｉ 降低合金的流动性，使铸锭产生疏松。这种化合物馒｜Ｔ『】脆，舍金甲明彬Ｌ№，世任巾。１士仉叩加Ｍ 查！竺竺堂塑堂型竺型——葡一 苴柿挚甩 ６５０ Ｌ 蛆 ６∞ ５５０ ｐ 云５２１ 赠５００ ４５０ ４ ５ Ⅳ（Ｃｕ）／％ 在合金中同时加入Ｓｉ，Ｃｕ、Ｍｇ时可以形成ａ（ｍ）、Ｓｉ、Ｍｇｚ Ｓｉ、ＣｕＡｌ２、ｗ、从ｃｕ４‰瓯？ ＡｌｓＦｅＭ９３Ｓｉ。、ＴｉＡｌ３和Ａ１ＦｅＭｎＳｉ等相。从图１可见，在结晶过程中，首先从液体结晶出ａ（ｍ’：苎 后有Ｌ－．ａ（ＡＩ）＋Ｓｉ二元共晶反应，再后合金中有Ｌ＋ａ（Ａ｜）＋ｓｉ＋ｗ（舢。ｃ№Ｍ＆ｓｉ４）三元晶，或者 在５２ｌ℃发生Ｌ＋Ｍ＆Ｓｉ＋ａ（趾）＋Ｓｉ＋ｗ的包晶反应，最后在５０５ｃｃ有Ｌ＋ａ（ＡＤ＋Ｓｉ＋ＣｕＡｌ２＋ｗ 全国第十四届轻合金Ｊｊｕ－ｒ”学术交流会论文集 四元共晶反应直至结晶完毕。ｗ（Ｃｕ）＝Ｏ．８％的合金，平衡结晶后的组织由ｄ（Ａ１）＋Ｓｉ＋ｃｕ鸽 ＋ｗ（ｗ相只有合金在缓慢结晶时才会形成）四相组成，不平衡结晶后的组织由ａ（Ａ１）＋ｓｉ＋ Ｍ洲：＋Ｃｕｍ２四相组成。此合金在淬火加热时Ｃ删：、Ｍｇ：Ｓｉ完全溶解于ａ（灿）中，ｗ相可部分 溶人，所以，热强性以Ｃ啦为最好，ｗ相热处理强化效果最好，Ｍｇ：Ｓｉ次之。为得到好的强化 效果，对于合金中的Ｍｇ和Ｃｕ的含量要适当控制，因为Ｃｕ和Ｍｇ总量低时，强化效果不明显。 但总量高时合金变脆，塑性下降，最佳控制总量一般不超过２％，且Ｗ（Ｃｕ）：Ｗ（Ｍｇ）一２：５为好。
２ ＣＬ－４Ａ１２铝合金的生产工艺
２．１熔炼工艺 用火焰炉熔炼，熔炼温度为７５００Ｃ一７７００Ｃ。
２．２精炼工艺 在温度７４０。Ｃ以上，用氩气喷人普通精炼剂，精炼熔体１０ ｍｉｎ，精炼剂用量为０．１５％（质量 分数），精炼后扒除浮渣。
２．３熔体的变质处理工艺 由于通过变质处理可以使片状的共晶硅变为纤维状共晶硅，从而大幅地提高合金的力学 性能，对该合金用Ｎａ进行变质处理。 熔体精炼完扒净表面浮渣后，在７４０。Ｃ以上条件下，均匀地撒入钠变质剂，使用量为０．８％ （质量分数），然后将其搅拌入熔体中，静置１５ ｍｉｎ；熔体表面要用普通覆盖剂进行保护，用量为 ０．２％（质量分数）。熔体不能停留时间过长，否则会引起变质失效或效果衰减。
２．４铸造工艺 采用半连续直接水冷铸造，因为该铸造方法的冷却强度大，有利于铸造组织的细化。冷却 速度的提高也可以减轻铸锭的疏松程度，增加其致密度。 铸锭规格拳４６０ ｍｍ，铸造温度７４０℃。７５０。Ｃ，铸造速度３０ ０．０３ ＭＰａ。０．０６ ｍｍ／ｍｉｎ一３６ ｍｍ／ｍｉｎ，冷却水水压 ＭＰａ，对熔体使用３０ｐｐｉ陶瓷板过滤，为防止铸锭底部裂纹，铸造开头时用纯铝 铺底。 对ＣＬ－４Ａ１２熔体用灿．Ｔｉ．Ｂ进行组织细化，减少铸锭的针孔状疏松，提高合金的力学性能， 减少热裂纹的倾向。Ａ１．Ｔｉ．Ｂ丝的添加量为６０ ２．５铸锭的组织均匀化 ｍｍ／ｍｉｎ。 为了减少和消除铸锭的晶内偏析，改善其化学成分和组织上的不均匀性，提高其加工性 能，对铸锭要进行均匀化。其工艺制度为：铸锭加热温度４８５℃～４９５％，保温时间１２ ｈ，出炉后 自然冷却。 ２．６挤压工艺及热处理制度 挤压时用大吨位的８０ ＭＮ吨油压机挤压，铸锭加热温度３６０。Ｃ。４２０’：Ｕ，挤压筒温度３２０。Ｃ ．３４０℃，挤压速度１ ｍ／ｍｉｎ。２ ｍ／ｍｉｎ。 由于合金中存在着多元共晶不平衡组织，经固溶热处理后Ｃ啦，Ｍｇ：ｓｉ相可以完全溶入ａ （ｍ）中，ｗ相可以部分溶入。用２５ ｍ立式淬火炉淬火，加热温度５３０±５℃，保温１２０ ｍｉｎ后以 最快速度浸入水中。淬火后的制品用２０ ＭＮ拉伸机上拉伸，拉伸变形量１％～３％矫直，随后 进行人工时效。 时效工艺为温度１７０±５℃，保温８ ｈ。 全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集 ．１４９ ３铸锭及挤压制品的检验 ＣＩ．－４Ａ１２合金铸锭实际化学成分检验结果见表２，铸锭低倍组织见图２。挤压泵体材低倍 组织见图３。由于挤压时铸锭受三向挤压力，使初晶硅及不溶解的化合物变形后严重破碎为 极小的二次晶均匀分布在基体上，低倍照片上因晶粒太细小（晶粒度为０．００５ ２岫符）。故显示 不够清晰。
寰２ 培扶 ２５７８ ｓ； ９ ０６ ９ ２８ ９ Ｆｅ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２１ ０ ２０ Ｃｂ４Ａ１２台金铺锭实际化学成分检验结果｛质量分散】 Ｍｎ ０ ２２ ％ Ｓｎ ０．０ｌ ０ Ｃａ ０２ № ０ ４７ ０ ４９ ０ ５３ ０ ５６ ０ ５０ ０ ５７ “ １ ５０ １ ５５ １ ５１ Ｃｒ ０ ０１ ０ ０１ ０ ０７ ０ ０ ０ 办 １７ １３ １４ ０ ＊Ｐｂ １９ ０ Ｏｌ ０ ０ｌ ２５７９ ２５８０ ３３０６ ３３０７ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２５ ０ ２３ ０ ２４ ０ ２０ ０ １９ ０们０ ０３ ０ Ｏｌ ００１ ０ ０１ Ｏ ０１１ ０ ０３ ０ ０ 结论 台格 合格 １６ ０ ０ｌｌ ０ ０１ ０ ０１ Ｏ ０ｌ ９１２ ８ ９９ ９ ４８ １ ６５ 】４７ １ ６７ ０ ０６ ０ ０１ ０１６ ０ ２０ ０ ２０ ０ ２０ ０ １３ ０ ０７ 合格 ０３合格 ０３ 台格 合格 ３３塑 ０Ｉ）６ ０叭 Ｉ 一 一鲐 ” ’ 口３ Ｃｂ４Ａ１２台盒挤Ⅱｉ体材ｍ倍ｍ＊ 誓 Ｉ ’。 ’ Ｉ 目４ ｒＬ４Ａ１２台盒铸锭高倍组目
（２）挤压泵体材高倍组织检验见图５。挤压泵体材的纵向、横向各取试样．经高倍检验可 见ａ（Ａ１）基体发亮，横向试样有方向性不强的二次晶杂乱排列，但分布均匀细小。纵向试样二 次晶亦均匀、细小，有沿挤压方向成行排列的趋势。 １５０． 全国第十四届轻台金加工学术交流会论文纂 明５挤压幕体材膏倍蛆扳 ＣＬＭＡｌ２铝台金与７００５铝合金的性能对比见表３。 襄３ 合金 ＣＬＭＡｌ２铸锭 ＣＬ一４Ａ１２挤压泵体材 ＣＬ－４Ａ１２铝合盒与７００５铝台金的力学性能对比 Ｒ。，（Ｎ?一。） １８０ ３３５ ３３１ Ｒ“，（Ｎ－Ｍ“） １２０ ３０５ ２９０ Ａ／％ ３ ８ １０ ７∞５台金挤压泵体材 １堕！量量壁壁 ４分析 ！翌 ！竖 ！：１ 半连续直接水冷铸造时，铸锭的凝固速度一般为舯ｐ“ｓ～１２０肿√ｓ，此时ｃ取任何值，均 在图６中Ｃ区范围内，这时共晶硅均呈相互连接无规则的片状，即常见凝固条件下的共晶形 貌。但加人微量的钠变质后，共晶硅将从片状转变为大量分枝的纤维状。而金属模铸造生产 的铸件凝固速度一般为小于５”ｍ／ｓ，温度梯度Ｇ均较小，在Ｏ．５ Ｋ／ｍｍ一１ Ｋ／ｒａｍ，一般此时处在 Ｂ区．共晶硅呈小晶面粗棒状，具有＜１００＞择优长大方向。因而半连续直接水冷铸造钠变质 的铸锭的组织和性能比金属模铸造的要好，这种结果也势必会遗传给挤压泵体材。使其性能 有较大幅度的提高。如表３所示。 ．＾ ， ＾． ；☆一ｏＭｔＮ■ ／ ｊ／ Ｍ 一．＼ 田６＃量＊ｎ与Ｉ鹰棒＆Ｇ与囊目逮鹰ｒ２目的＊幕 全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集 从图７可知，ｍ．Ｓｉ合金当ｗ（Ｓｉ）＝８％．１０％时，部件的泄漏壁厚度最小，仅为ｌ ｒａｉｎ左右。 反过来也可以印证在此Ｓｉ含量范围时合金的气密性最好。这就是ＣＬ一４Ａ１２合金气密性好的 原因。此外，在２０℃情况下ＣＬ－４Ａ１２合金的体膨胀系数为５６×１０。６矗／甜?Ｋ，而７００５为６７× ｌＯ“ｍ３／ｍ３?Ｋ，这也是装配后的油泵ＣＬ－４Ａ１２合金泵体比７００５合金泵体气密性好的原因所在。 Ｘ 鲢 捌 赠 魏 掣 糖 扩 茸 昌 叫Ｓｉ）／％ 图７合金气密性与Ｓｉ含量的关系 因为挤压时铸锭在挤压变形区中处于强烈的三向应力状态，可以充分的发挥其塑性，获得 大的变形量，从而改善了合金材料的组织，提高了其力学性能。特别是淬火后的纵向力学性能 将远远高过于其他加工方法生产的同类制品。所以ＣＬ－４Ａ１２合金挤压的泵体材Ｒｍ、尺曲孙Ａ 分别比铸态的高７０ 耐压３０ Ｎ／舢２以上的需求。 Ｎ／耐、８５ Ｎ／一、５％，比７００５铝合金挤压泵体材的也高。完全可以满足 铸锭经三向应力挤压，使初晶硅及不溶解的化合物变形后破碎为二次晶均匀地分布在基 体上；合金组织成为变形组织。其力学性能也就必然比铸态的高。 通过细化处理，使铸锭组织为细晶，初生相质点也相应细小了。挤压成形的结果会使其更 细小、均匀的分布，合金组织的细化提高了合金的性能。 ５结 论 （１）ＣＬ－－４Ａ１２合金的优良性能，将为需要耐高温性、耐磨性和密封性好的铝合金机械零部 件提供了新的材料选择。 （２）ＣＬ４Ａ１２是丛林铝业公司自主研发的新合金，已向国家申请专利。并向国家轻金属标 委会申请了牌号注册。这充分显示了丛林铝业的创新能力和技术水平。
参考文献： 〔１〕 〔２〕 〔３〕 陆文华，高隆盛，董良余，等．铸造合金及其熔炼〔Ｍ〕．北京：机械工艺出版社，１９９６． 张士其，任颂赞．简明铝合金手册〔Ｍ〕．上海：上海科技文献出版社，２００１． 王祝堂，田荣璋．铝合金及其加工手册．长沙：中南工业大学出版社，１９８８． 北京：中国知识出版社． 〔４〕赵志远．铝和铝舍金牌号与金相图谱速用、速查及金相检验技术创新应用指导手册〔Ｍ〕． 〔５〕 陆树荪．有色铸造合金及熔炼〔．Ｍ〕．北京：国防出版社，１９８３． 一种新的高硅变形铝合金 作者： 作者单位： 张培良， 苏振佳， 杨军祖， 祝伟忠， 赵志升， 吴英杰
近日，科技部在乌鲁木齐组织召开了“十一五”国家科技支撑计划“节约型高硅变形铝硅合金生产工艺开发与示范”重点项目验收会。
现已大量用于生产泵体材，并已申报了国家专利和国家变 形铝合金牌号。
关键词：高硅变形铝合；成分；杂质；合金性能；
泵体材 ２００５年某油泵厂来我公司求援，他们现用的７００５铝合金挤压泵体材制作的特种高压油泵 壳体存在着热变形大，耐高温、耐磨性和气密性差等问题，降低了油泵的性能和使用寿命，进而 影响了产品的销路，希望我公司能帮助研制一种高性能的铝合金代替７００５铝合金挤压泵体材 制作泵壳，以提高油泵的性能和使用寿命，重新占据市场。
对此问题丛林铝业公司领导和技术 人员根据用户反映的情况进行了认真的分析研究，７００５铝合金挤压泵体材是常用的泵壳材料。 如果它还不能满足用户所生产油泵的需要，那么所选择合金的高温性、热变形性、耐磨性和气 密性等就必须比７００５铝合金的好，同时还要考虑该合金的铸造和挤压性能相对也要好一些， 以便于我公司生产。我们首先考虑用制造内燃机机车活塞的４０３２铝合金挤压泵体材，因该合 金的耐磨性、耐高温、气密性、加工等性能都比较好，但由于该合金中Ｗ（Ｎｉ）＝０．８％。１．Ｏ％， 且在熔炼时Ｎｉ要以中间合金形式加入，ｍ．Ｎｉ中间合金价格昂贵，仅此一项每吨挤压泵材的成 本就会增加２ ０００元～３ ０００元，用户表示不能承受。
我们分析４０３２铝合金之所以具有上述一 系列优点，是由于它是以ｓｉ为主要成分的合金，那么我们可不可以研制一种含Ｓｉ量高的铝合 金挤压泵体材呢？而这方面国内外资料尚无相关报道。经反复调整合金成分及配比，并通过 １８次试验，最后综合分析比较，选择了性能相对较好的合金配方进行试生产，暂定牌号为ＣＬ－ ４Ａ１２。此后经过一年多的进一步研究、试生产和用户试用，并对使用该合金制作的泵壳考察， 证明了其热变形性、耐热性、耐磨性、耐压性和气密性均好于７００５铝合金的。所制造的油泵性 能得以提高，深受用户欢迎。该用户从此也成为丛林公司的长期客户。而且又为丛林公司发 展了一批新用户，年订货量达到７６０ ｔ以上。
从２００５年至今已生产ＣＬ－４Ａ１２铝合金挤压泵体材 ２ ０００ ｔ，ＣＬ－４Ａ１２铝合金挤压泵体材的研究成功不仅解决了用户急需，开拓出新市场，而且也显 现了丛林铝业的技术水平。 ＣＬ－４Ａ１２铝合金属于丛林铝业的研制发明，它属于ｍ．Ｓｉ系可热处理强化铝合金。由于含 Ｓｉ量高，熔点相对较低，熔体的流动性好，容易补缩，因而铸造性能好。又因为该合金的耐磨 性、耐压性、高温性能和气密性好，铸态或热处理后力学性能在ｍ．Ｓｉ系合金中也是较好的，所 以适用于热加工方法制造形状复杂、承受高载荷、气密性要求高的零部件。 １ ＣＬ．４Ａ１２铝合金中的主要合金元素及杂质的作用 Ｓｉ是该合金的主要合金元素，Ｗ（Ｓｉ）＝８％一１０％，Ｓｉ在合金中主要以Ｑ＋Ｓｉ共晶体和８ （Ａ１５ＦｅＳｉ）的形式存在。由于Ｓｉ的含量较高，使合金熔体有很好的流动性和铸造性能。Ｓｉ的含 量高也使合金的强度和耐磨性随之增高。
一－ 全国第十四垦竺鱼全塑三兰查奎鎏全笙兰苎 一＿————————————————————————一一 ：竺Ｌ ｃｕ在合金中含量彬（Ｃｕ）＝１．３％。１。８％，可以在合金中形成ＣｕＡｌ２相，提高合金的堡搴。． Ｍｇ在合金中的含量硼（Ｍｇ）：Ｏ．４％，Ｏ．６％，可以在合金中形成ＭｇｚＳｉ相，亦可以提高合金 ｎ相的誓莶嚣黧 警Ｍ篁相絮改零淼七日雌啪蒯ｎ人，效Ｔｉ 的袈搿桃影凝相曼酬改冷黧却？黧麓堡霁嚣薹慧燃徽誓’挈’妻焉嘉篇蟹姜黜笑景篙赫流ｆ淼ｉｔ溢谍Ｆ …ｗ（Ｆｅ）…＜０．４％改。蛮Ｎ８嚣磊蓑嚣；嬲虢各蔷盛竺茹３篡器）： ，它际赳固ｊ谷俸强化作用少ｒ，您眩以义节。形、囝 ）＝．％一． ｎ在合金中的含量 的强烹Ｍ在合会中的含量ｗ（Ｍｎ）＝０．１％。０．３５％，它除起固溶体强化作用外，还能改变针状富 ０ 在合金中的含量 ｗ（Ｔｉ ）＝． ～０． １５％３５％Ｔｉ ， 能１更晶粒驯化。则以ｍ。１卜ｂ ７沙Ａ月ｕ／ｂ狱 ，芏砒八 果更凳曹该合会中的有害杂质，在合金中可以生成ｐ－ｓｉ相（ＡｌＩ，，ＦｅｚＳｉｚ）ＦｅｚＳｉｚ，Ｎ…Ｎ…耽馒…Ｙ一－Ｎ一，呈粗大 ｎ旱该合会中的有害杂质，在合金中可以生成ｐ—Ｓｉ相（， ， （ｅ）＝０．６７～Ｏ．８为好。此外在半连续铸造时，由于冷却强度大，ｐ’Ｓ１和也芸睫乏剐’儿’圳¨１Ｈ 应也会减Ｓ 理时龛燃嚣嚣黧嚣麓裟端玎Ｔ人Ｏ而带来的，在铝液中会生成ｃ斌它能 、 隆低竺粼龋篙裟豁鬈军嚣篆茹茹 ｎ处热品制在脯共点熔低成形 在该合金中也是有害杂质，它们与合金中的 Ｐｂ 、 鬻霎繇嚣抵它们与合金中的 一————————————————————一 Ａ１ 、彤厩１氐烙息犬亩日１伞，位利叩琳灶 Ｓｉ 降低合金的流动性，使铸锭产生疏松。这种化合物馒｜Ｔ『】脆，舍金甲明彬Ｌ№，世任巾。１士仉叩加Ｍ 查！竺竺堂塑堂型竺型——葡一 苴柿挚甩 ６５０ Ｌ 蛆 ６∞ ５５０ ｐ 云５２１ 赠５００ ４５０ ４ ５ Ⅳ（Ｃｕ）／％ 在合金中同时加入Ｓｉ，Ｃｕ、Ｍｇ时可以形成ａ（ｍ）、Ｓｉ、Ｍｇｚ Ｓｉ、ＣｕＡｌ２、ｗ、从ｃｕ４‰瓯？ ＡｌｓＦｅＭ９３Ｓｉ。、ＴｉＡｌ３和Ａ１ＦｅＭｎＳｉ等相。从图１可见，在结晶过程中，首先从液体结晶出ａ（ｍ’：苎 后有Ｌ－．ａ（ＡＩ）＋Ｓｉ二元共晶反应，再后合金中有Ｌ＋ａ（Ａ｜）＋ｓｉ＋ｗ（舢。ｃ№Ｍ＆ｓｉ４）三元晶，或者 在５２ｌ℃发生Ｌ＋Ｍ＆Ｓｉ＋ａ（趾）＋Ｓｉ＋ｗ的包晶反应，最后在５０５ｃｃ有Ｌ＋ａ（ＡＤ＋Ｓｉ＋ＣｕＡｌ２＋ｗ 全国第十四届轻合金Ｊｊｕ－ｒ”学术交流会论文集 四元共晶反应直至结晶完毕。ｗ（Ｃｕ）＝Ｏ．８％的合金，平衡结晶后的组织由ｄ（Ａ１）＋Ｓｉ＋ｃｕ鸽 ＋ｗ（ｗ相只有合金在缓慢结晶时才会形成）四相组成，不平衡结晶后的组织由ａ（Ａ１）＋ｓｉ＋ Ｍ洲：＋Ｃｕｍ２四相组成。此合金在淬火加热时Ｃ删：、Ｍｇ：Ｓｉ完全溶解于ａ（灿）中，ｗ相可部分 溶人，所以，热强性以Ｃ啦为最好，ｗ相热处理强化效果最好，Ｍｇ：Ｓｉ次之。为得到好的强化 效果，对于合金中的Ｍｇ和Ｃｕ的含量要适当控制，因为Ｃｕ和Ｍｇ总量低时，强化效果不明显。 但总量高时合金变脆，塑性下降，最佳控制总量一般不超过２％，且Ｗ（Ｃｕ）：Ｗ（Ｍｇ）一２：５为好。
２ ＣＬ－４Ａ１２铝合金的生产工艺
２．１熔炼工艺 用火焰炉熔炼，熔炼温度为７５００Ｃ一７７００Ｃ。
２．２精炼工艺 在温度７４０。Ｃ以上，用氩气喷人普通精炼剂，精炼熔体１０ ｍｉｎ，精炼剂用量为０．１５％（质量 分数），精炼后扒除浮渣。
２．３熔体的变质处理工艺 由于通过变质处理可以使片状的共晶硅变为纤维状共晶硅，从而大幅地提高合金的力学 性能，对该合金用Ｎａ进行变质处理。 熔体精炼完扒净表面浮渣后，在７４０。Ｃ以上条件下，均匀地撒入钠变质剂，使用量为０．８％ （质量分数），然后将其搅拌入熔体中，静置１５ ｍｉｎ；熔体表面要用普通覆盖剂进行保护，用量为 ０．２％（质量分数）。熔体不能停留时间过长，否则会引起变质失效或效果衰减。
２．４铸造工艺 采用半连续直接水冷铸造，因为该铸造方法的冷却强度大，有利于铸造组织的细化。冷却 速度的提高也可以减轻铸锭的疏松程度，增加其致密度。 铸锭规格拳４６０ ｍｍ，铸造温度７４０℃。７５０。Ｃ，铸造速度３０ ０．０３ ＭＰａ。０．０６ ｍｍ／ｍｉｎ一３６ ｍｍ／ｍｉｎ，冷却水水压 ＭＰａ，对熔体使用３０ｐｐｉ陶瓷板过滤，为防止铸锭底部裂纹，铸造开头时用纯铝 铺底。 对ＣＬ－４Ａ１２熔体用灿．Ｔｉ．Ｂ进行组织细化，减少铸锭的针孔状疏松，提高合金的力学性能， 减少热裂纹的倾向。Ａ１．Ｔｉ．Ｂ丝的添加量为６０ ２．５铸锭的组织均匀化 ｍｍ／ｍｉｎ。 为了减少和消除铸锭的晶内偏析，改善其化学成分和组织上的不均匀性，提高其加工性 能，对铸锭要进行均匀化。其工艺制度为：铸锭加热温度４８５℃～４９５％，保温时间１２ ｈ，出炉后 自然冷却。 ２．６挤压工艺及热处理制度 挤压时用大吨位的８０ ＭＮ吨油压机挤压，铸锭加热温度３６０。Ｃ。４２０’：Ｕ，挤压筒温度３２０。Ｃ ．３４０℃，挤压速度１ ｍ／ｍｉｎ。２ ｍ／ｍｉｎ。 由于合金中存在着多元共晶不平衡组织，经固溶热处理后Ｃ啦，Ｍｇ：ｓｉ相可以完全溶入ａ （ｍ）中，ｗ相可以部分溶入。用２５ ｍ立式淬火炉淬火，加热温度５３０±５℃，保温１２０ ｍｉｎ后以 最快速度浸入水中。淬火后的制品用２０ ＭＮ拉伸机上拉伸，拉伸变形量１％～３％矫直，随后 进行人工时效。 时效工艺为温度１７０±５℃，保温８ ｈ。 全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集 ．１４９ ３铸锭及挤压制品的检验 ＣＩ．－４Ａ１２合金铸锭实际化学成分检验结果见表２，铸锭低倍组织见图２。挤压泵体材低倍 组织见图３。由于挤压时铸锭受三向挤压力，使初晶硅及不溶解的化合物变形后严重破碎为 极小的二次晶均匀分布在基体上，低倍照片上因晶粒太细小（晶粒度为０．００５ ２岫符）。故显示 不够清晰。
寰２ 培扶 ２５７８ ｓ； ９ ０６ ９ ２８ ９ Ｆｅ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２１ ０ ２０ Ｃｂ４Ａ１２台金铺锭实际化学成分检验结果｛质量分散】 Ｍｎ ０ ２２ ％ Ｓｎ ０．０ｌ ０ Ｃａ ０２ № ０ ４７ ０ ４９ ０ ５３ ０ ５６ ０ ５０ ０ ５７ “ １ ５０ １ ５５ １ ５１ Ｃｒ ０ ０１ ０ ０１ ０ ０７ ０ ０ ０ 办 １７ １３ １４ ０ ＊Ｐｂ １９ ０ Ｏｌ ０ ０ｌ ２５７９ ２５８０ ３３０６ ３３０７ ０ ２４ ０ ２４ ０ ２５ ０ ２３ ０ ２４ ０ ２０ ０ １９ ０们０ ０３ ０ Ｏｌ ００１ ０ ０１ Ｏ ０１１ ０ ０３ ０ ０ 结论 台格 合格 １６ ０ ０ｌｌ ０ ０１ ０ ０１ Ｏ ０ｌ ９１２ ８ ９９ ９ ４８ １ ６５ 】４７ １ ６７ ０ ０６ ０ ０１ ０１６ ０ ２０ ０ ２０ ０ ２０ ０ １３ ０ ０７ 合格 ０３合格 ０３ 台格 合格 ３３塑 ０Ｉ）６ ０叭 Ｉ 一 一鲐 ” ’ 口３ Ｃｂ４Ａ１２台盒挤Ⅱｉ体材ｍ倍ｍ＊ 誓 Ｉ ’。 ’ Ｉ 目４ ｒＬ４Ａ１２台盒铸锭高倍组目
（２）挤压泵体材高倍组织检验见图５。挤压泵体材的纵向、横向各取试样．经高倍检验可 见ａ（Ａ１）基体发亮，横向试样有方向性不强的二次晶杂乱排列，但分布均匀细小。纵向试样二 次晶亦均匀、细小，有沿挤压方向成行排列的趋势。 １５０． 全国第十四届轻台金加工学术交流会论文纂 明５挤压幕体材膏倍蛆扳 ＣＬＭＡｌ２铝台金与７００５铝合金的性能对比见表３。 襄３ 合金 ＣＬＭＡｌ２铸锭 ＣＬ一４Ａ１２挤压泵体材 ＣＬ－４Ａ１２铝合盒与７００５铝台金的力学性能对比 Ｒ。，（Ｎ?一。） １８０ ３３５ ３３１ Ｒ“，（Ｎ－Ｍ“） １２０ ３０５ ２９０ Ａ／％ ３ ８ １０ ７∞５台金挤压泵体材 １堕！量量壁壁 ４分析 ！翌 ！竖 ！：１ 半连续直接水冷铸造时，铸锭的凝固速度一般为舯ｐ“ｓ～１２０肿√ｓ，此时ｃ取任何值，均 在图６中Ｃ区范围内，这时共晶硅均呈相互连接无规则的片状，即常见凝固条件下的共晶形 貌。但加人微量的钠变质后，共晶硅将从片状转变为大量分枝的纤维状。而金属模铸造生产 的铸件凝固速度一般为小于５”ｍ／ｓ，温度梯度Ｇ均较小，在Ｏ．５ Ｋ／ｍｍ一１ Ｋ／ｒａｍ，一般此时处在 Ｂ区．共晶硅呈小晶面粗棒状，具有＜１００＞择优长大方向。因而半连续直接水冷铸造钠变质 的铸锭的组织和性能比金属模铸造的要好，这种结果也势必会遗传给挤压泵体材。使其性能 有较大幅度的提高。如表３所示。 ．＾ ， ＾． ；☆一ｏＭｔＮ■ ／ ｊ／ Ｍ 一．＼ 田６＃量＊ｎ与Ｉ鹰棒＆Ｇ与囊目逮鹰ｒ２目的＊幕 全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集 从图７可知，ｍ．Ｓｉ合金当ｗ（Ｓｉ）＝８％．１０％时，部件的泄漏壁厚度最小，仅为ｌ ｒａｉｎ左右。 反过来也可以印证在此Ｓｉ含量范围时合金的气密性最好。这就是ＣＬ一４Ａ１２合金气密性好的 原因。此外，在２０℃情况下ＣＬ－４Ａ１２合金的体膨胀系数为５６×１０。６矗／甜?Ｋ，而７００５为６７× ｌＯ“ｍ３／ｍ３?Ｋ，这也是装配后的油泵ＣＬ－４Ａ１２合金泵体比７００５合金泵体气密性好的原因所在。 Ｘ 鲢 捌 赠 魏 掣 糖 扩 茸 昌 叫Ｓｉ）／％ 图７合金气密性与Ｓｉ含量的关系 因为挤压时铸锭在挤压变形区中处于强烈的三向应力状态，可以充分的发挥其塑性，获得 大的变形量，从而改善了合金材料的组织，提高了其力学性能。特别是淬火后的纵向力学性能 将远远高过于其他加工方法生产的同类制品。所以ＣＬ－４Ａ１２合金挤压的泵体材Ｒｍ、尺曲孙Ａ 分别比铸态的高７０ 耐压３０ Ｎ／舢２以上的需求。 Ｎ／耐、８５ Ｎ／一、５％，比７００５铝合金挤压泵体材的也高。完全可以满足 铸锭经三向应力挤压，使初晶硅及不溶解的化合物变形后破碎为二次晶均匀地分布在基 体上；合金组织成为变形组织。其力学性能也就必然比铸态的高。 通过细化处理，使铸锭组织为细晶，初生相质点也相应细小了。挤压成形的结果会使其更 细小、均匀的分布，合金组织的细化提高了合金的性能。 ５结 论 （１）ＣＬ－－４Ａ１２合金的优良性能，将为需要耐高温性、耐磨性和密封性好的铝合金机械零部 件提供了新的材料选择。 （２）ＣＬ４Ａ１２是丛林铝业公司自主研发的新合金，已向国家申请专利。并向国家轻金属标 委会申请了牌号注册。这充分显示了丛林铝业的创新能力和技术水平。
参考文献： 〔１〕 〔２〕 〔３〕 陆文华，高隆盛，董良余，等．铸造合金及其熔炼〔Ｍ〕．北京：机械工艺出版社，１９９６． 张士其，任颂赞．简明铝合金手册〔Ｍ〕．上海：上海科技文献出版社，２００１． 王祝堂，田荣璋．铝合金及其加工手册．长沙：中南工业大学出版社，１９８８． 北京：中国知识出版社． 〔４〕赵志远．铝和铝舍金牌号与金相图谱速用、速查及金相检验技术创新应用指导手册〔Ｍ〕． 〔５〕 陆树荪．有色铸造合金及熔炼〔．Ｍ〕．北京：国防出版社，１９８３． 一种新的高硅变形铝合金 作者： 作者单位： 张培良， 苏振佳， 杨军祖， 祝伟忠， 赵志升， 吴英杰
近日，科技部在乌鲁木齐组织召开了“十一五”国家科技支撑计划“节约型高硅变形铝硅合金生产工艺开发与示范”重点项目验收会。
项目由新疆自治区科技厅负责组织实施，完成了含镁高硅铝合金挤压型材产业化关键共性技术开发与技术体系建立、产业化示范线建设；突破了含镁高硅铝合金的大凝固界面温度梯度半连续铸造、复杂断面薄壁型材挤压与热处理等关键技术，开发出具有自主知识产权的两种含镁高硅变形铝合金及焊接材料；
针对废铝生态再生工艺开发，实现再生利用量大于30%，有效解决分离变形铝合金和铸造铝合金废料的难题。项目建成了10万吨/年半连铸生产线和1万吨/年的挤压生产线，在建筑和工业领域实现了应用.
针对废铝生态再生工艺开发，实现再生利用量大于30%，有效解决分离变形铝合金和铸造铝合金废料的难题。项目建成了10万吨/年半连铸生产线和1万吨/年的挤压生产线，在建筑和工业领域实现了应用.
