摘要：研制了一種新高硅變型鋁合金，該合金具有良好的耐熱性、耐磨性和氣密性，適合于制造形態 復雜、高載荷、氣密性好的機械零部件。
現已大量用于生產泵體材，并已申報了國家專利和國家變 形鋁合金牌號。
關鍵詞：高硅變形鋁合；成分；雜質；合金性能；
泵體材 ２００５年某油泵廠來我公司求援，他們現用的７００５鋁合金擠壓泵體材制作的特種高壓油泵 殼體存在著熱變形大，耐高溫、耐磨性和氣密性差等問題，降低了油泵的性能和使用壽命，進而 影響了產品的銷路，希望我公司能幫助研制一種高性能的鋁合金代替７００５鋁合金擠壓泵體材 制作泵殼，以提高油泵的性能和使用壽命，重新占據市場。
對此問題叢林鋁業公司領導和技術 人員根據用戶反映的情況進行了認真的分析研究，７００５鋁合金擠壓泵體材是常用的泵殼材料。 如果它還不能滿足用戶所生產油泵的需要，那么所選擇合金的高溫性、熱變形性、耐磨性和氣 密性等就必須比７００５鋁合金的好，同時還要考慮該合金的鑄造和擠壓性能相對也要好一些， 以便于我公司生產。我們首先考慮用制造內燃機機車活塞的４０３２鋁合金擠壓泵體材，因該合 金的耐磨性、耐高溫、氣密性、加工等性能都比較好，但由于該合金中Ｗ（Ｎｉ）＝０．８％。１．Ｏ％， 且在熔煉時Ｎｉ要以中間合金形式加入，ｍ．Ｎｉ中間合金價格昂貴，僅此一項每噸擠壓泵材的成 本就會增加２ ０００元～３ ０００元，用戶表示不能承受。
我們分析４０３２鋁合金之所以具有上述一 系列優點，是由于它是以ｓｉ為主要成分的合金，那么我們可不可以研制一種含Ｓｉ量高的鋁合 金擠壓泵體材呢？而這方面國內外資料尚無相關報道。經反復調整合金成分及配比，并通過 １８次試驗，最后綜合分析比較，選擇了性能相對較好的合金配方進行試生產，暫定牌號為ＣＬ－ ４Ａ１２。此后經過一年多的進一步研究、試生產和用戶試用，并對使用該合金制作的泵殼考察， 證明了其熱變形性、耐熱性、耐磨性、耐壓性和氣密性均好于７００５鋁合金的。所制造的油泵性 能得以提高，深受用戶歡迎。該用戶從此也成為叢林公司的長期客戶。而且又為叢林公司發 展了一批新用戶，年訂貨量達到７６０ ｔ以上。
從２００５年至今已生產ＣＬ－４Ａ１２鋁合金擠壓泵體材 ２ ０００ ｔ，ＣＬ－４Ａ１２鋁合金擠壓泵體材的研究成功不僅解決了用戶急需，開拓出新市場，而且也顯 現了叢林鋁業的技術水平。 ＣＬ－４Ａ１２鋁合金屬于叢林鋁業的研制發明，它屬于ｍ．Ｓｉ系可熱處理強化鋁合金。由于含 Ｓｉ量高，熔點相對較低，熔體的流動性好，容易補縮，因而鑄造性能好。又因為該合金的耐磨 性、耐壓性、高溫性能和氣密性好，鑄態或熱處理后力學性能在ｍ．Ｓｉ系合金中也是較好的，所 以適用于熱加工方法制造形狀復雜、承受高載荷、氣密性要求高的零部件。 １ ＣＬ．４Ａ１２鋁合金中的主要合金元素及雜質的作用 Ｓｉ是該合金的主要合金元素，Ｗ（Ｓｉ）＝８％一１０％，Ｓｉ在合金中主要以Ｑ＋Ｓｉ共晶體和８ （Ａ１５ＦｅＳｉ）的形式存在。由于Ｓｉ的含量較高，使合金熔體有很好的流動性和鑄造性能。Ｓｉ的含 量高也使合金的強度和耐磨性隨之增高。
一－ 全國第十四墾竺魚全塑三蘭查奎鎏全笙蘭苧 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相的誓薟囂黧 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卻？黧麓堡霽囂薹慧燃徽誓’挈’妻焉嘉篇蟹姜黜笑景篙赫流ｆ淼ｉｔ溢諜Ｆ …ｗ（Ｆｅ）…＜０．４％改。蠻Ｎ８囂磊蓑囂；嬲虢各薔盛竺茹３篡器）： ，它際赳固ｊ谷俸強化作用少ｒ，您眩以義節。形、囝 ）＝．％一． ｎ在合金中的含量 的強烹Ｍ在合會中的含量ｗ（Ｍｎ）＝０．１％。０．３５％，它除起固溶體強化作用外，還能改變針狀富 ０ 在合金中的含量 ｗ（Ｔｉ ）＝． ～０． １５％３５％Ｔｉ ， 能１更晶粒馴化。則以ｍ。１卜ｂ ７沙Ａ月ｕ／ｂ獄 ，芏砒八 果更凳曹該合會中的有害雜質，在合金中可以生成ｐ－ｓｉ相（ＡｌＩ，，ＦｅｚＳｉｚ）ＦｅｚＳｉｚ，Ｎ…Ｎ…耽饅…Ｙ一－Ｎ一，呈粗大 ｎ旱該合會中的有害雜質，在合金中可以生成ｐ—Ｓｉ相（， ， （ｅ）＝０．６７～Ｏ．８為好。此外在半連續鑄造時，由于冷卻強度大，ｐ’Ｓ１和也蕓睫乏剮’兒’圳¨１Ｈ 應也會減Ｓ 理時龕燃囂囂黧囂麓裟端玎Ｔ人Ｏ而帶來的，在鋁液中會生成ｃ斌它能 、 隆低竺粼齲篙裟豁鬈軍囂篆茹茹 ｎ處熱品制在脯共點熔低成形 在該合金中也是有害雜質，它們與合金中的 Ｐｂ 、 鬻霎繇囂抵它們與合金中的 一————————————————————一 Ａ１ 、彤廄１氐烙息犬畝日１傘，位利叩琳灶 Ｓｉ 降低合金的流動性，使鑄錠產生疏松。這種化合物饅｜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 苴柿摯甩 ６５０ Ｌ 蛆 ６∞ ５５０ ｐ 云５２１ 贈５００ ４５０ ４ ５ Ⅳ（Ｃｕ）／％ 在合金中同時加入Ｓｉ，Ｃｕ、Ｍｇ時可以形成ａ（ｍ）、Ｓｉ、Ｍｇｚ Ｓｉ、ＣｕＡｌ２、ｗ、從ｃｕ４‰甌？ ＡｌｓＦｅＭ９３Ｓｉ。、ＴｉＡｌ３和Ａ１ＦｅＭｎＳｉ等相。從圖１可見，在結晶過程中，首先從液體結晶出ａ（ｍ’：苧 后有Ｌ－．ａ（ＡＩ）＋Ｓｉ二元共晶反應，再后合金中有Ｌ＋ａ（Ａ｜）＋ｓｉ＋ｗ（舢。ｃ№Ｍ＆ｓｉ４）三元晶，或者 在５２ｌ℃發生Ｌ＋Ｍ＆Ｓｉ＋ａ（趾）＋Ｓｉ＋ｗ的包晶反應，最后在５０５ｃｃ有Ｌ＋ａ（ＡＤ＋Ｓｉ＋ＣｕＡｌ２＋ｗ 全國第十四屆輕合金Ｊｊｕ－ｒ”學術交流會論文集 四元共晶反應直至結晶完畢。ｗ（Ｃｕ）＝Ｏ．８％的合金，平衡結晶后的組織由ｄ（Ａ１）＋Ｓｉ＋ｃｕ鴿 ＋ｗ（ｗ相只有合金在緩慢結晶時才會形成）四相組成，不平衡結晶后的組織由ａ（Ａ１）＋ｓｉ＋ Ｍ洲：＋Ｃｕｍ２四相組成。此合金在淬火加熱時Ｃ刪：、Ｍｇ：Ｓｉ完全溶解于ａ（燦）中，ｗ相可部分 溶人，所以，熱強性以Ｃ啦為最好，ｗ相熱處理強化效果最好，Ｍｇ：Ｓｉ次之。為得到好的強化 效果，對于合金中的Ｍｇ和Ｃｕ的含量要適當控制，因為Ｃｕ和Ｍｇ總量低時，強化效果不明顯。 但總量高時合金變脆，塑性下降，最佳控制總量一般不超過２％，且Ｗ（Ｃｕ）：Ｗ（Ｍｇ）一２：５為好。
２ ＣＬ－４Ａ１２鋁合金的生產工藝
２．１熔煉工藝 用火焰爐熔煉，熔煉溫度為７５００Ｃ一７７００Ｃ。
２．２精煉工藝 在溫度７４０。Ｃ以上，用氬氣噴人普通精煉劑，精煉熔體１０ ｍｉｎ，精煉劑用量為０．１５％（質量 分數），精煉后扒除浮渣。
２．３熔體的變質處理工藝 由于通過變質處理可以使片狀的共晶硅變為纖維狀共晶硅，從而大幅地提高合金的力學 性能，對該合金用Ｎａ進行變質處理。 熔體精煉完扒凈表面浮渣后，在７４０。Ｃ以上條件下，均勻地撒入鈉變質劑，使用量為０．８％ （質量分數），然后將其攪拌入熔體中，靜置１５ ｍｉｎ；熔體表面要用普通覆蓋劑進行保護，用量為 ０．２％（質量分數）。熔體不能停留時間過長，否則會引起變質失效或效果衰減。
２．４鑄造工藝 采用半連續直接水冷鑄造，因為該鑄造方法的冷卻強度大，有利于鑄造組織的細化。冷卻 速度的提高也可以減輕鑄錠的疏松程度，增加其致密度。 鑄錠規格拳４６０ ｍｍ，鑄造溫度７４０℃。７５０。Ｃ，鑄造速度３０ ０．０３ ＭＰａ。０．０６ ｍｍ／ｍｉｎ一３６ ｍｍ／ｍｉｎ，冷卻水水壓 ＭＰａ，對熔體使用３０ｐｐｉ陶瓷板過濾，為防止鑄錠底部裂紋，鑄造開頭時用純鋁 鋪底。 對ＣＬ－４Ａ１２熔體用燦．Ｔｉ．Ｂ進行組織細化，減少鑄錠的針孔狀疏松，提高合金的力學性能， 減少熱裂紋的傾向。Ａ１．Ｔｉ．Ｂ絲的添加量為６０ ２．５鑄錠的組織均勻化 ｍｍ／ｍｉｎ。 為了減少和消除鑄錠的晶內偏析，改善其化學成分和組織上的不均勻性，提高其加工性 能，對鑄錠要進行均勻化。其工藝制度為：鑄錠加熱溫度４８５℃～４９５％，保溫時間１２ ｈ，出爐后 自然冷卻。 ２．６擠壓工藝及熱處理制度 擠壓時用大噸位的８０ ＭＮ噸油壓機擠壓，鑄錠加熱溫度３６０。Ｃ。４２０’：Ｕ，擠壓筒溫度３２０。Ｃ ．３４０℃，擠壓速度１ ｍ／ｍｉｎ。２ ｍ／ｍｉｎ。 由于合金中存在著多元共晶不平衡組織，經固溶熱處理后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立式淬火爐淬火，加熱溫度５３０±５℃，保溫１２０ ｍｉｎ后以 最快速度浸入水中。淬火后的制品用２０ ＭＮ拉伸機上拉伸，拉伸變形量１％～３％矯直，隨后 進行人工時效。 時效工藝為溫度１７０±５℃，保溫８ ｈ。 全國第十四屆輕合金加工學術交流會論文集 ．１４９ ３鑄錠及擠壓制品的檢驗 ＣＩ．－４Ａ１２合金鑄錠實際化學成分檢驗結果見表２，鑄錠低倍組織見圖２。擠壓泵體材低倍 組織見圖３。由于擠壓時鑄錠受三向擠壓力，使初晶硅及不溶解的化合物變形后嚴重破碎為 極小的二次晶均勻分布在基體上，低倍照片上因晶粒太細小（晶粒度為０．００５ ２岫符）。故顯示 不夠清晰。
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臺金鋪錠實際化學成分檢驗結果｛質量分散】 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 辦 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們０ ０３ ０ Ｏｌ ００１ ０ ０１ Ｏ ０１１ ０ ０３ ０ ０ 結論 臺格 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 臺格 合格 ３３塑 ０Ｉ）６ ０叭 Ｉ 一 一鮐 ” ’ 口３ Ｃｂ４Ａ１２臺盒擠Ⅱｉ體材ｍ倍ｍ＊ 誓 Ｉ ’。 ’ Ｉ 目４ ｒＬ４Ａ１２臺盒鑄錠高倍組目
（２）擠壓泵體材高倍組織檢驗見圖５。擠壓泵體材的縱向、橫向各取試樣．經高倍檢驗可 見ａ（Ａ１）基體發亮，橫向試樣有方向性不強的二次晶雜亂排列，但分布均勻細小。縱向試樣二 次晶亦均勻、細小，有沿擠壓方向成行排列的趨勢。 １５０． 全國第十四屆輕臺金加工學術交流會論文纂 明５擠壓幕體材膏倍蛆扳 ＣＬＭＡｌ２鋁臺金與７００５鋁合金的性能對比見表３。 襄３ 合金 ＣＬＭＡｌ２鑄錠 ＣＬ一４Ａ１２擠壓泵體材 ＣＬ－４Ａ１２鋁合盒與７００５鋁臺金的力學性能對比 Ｒ。，（Ｎ?一。） １８０ ３３５ ３３１ Ｒ“，（Ｎ－Ｍ“） １２０ ３０５ ２９０ Ａ／％ ３ ８ １０ ７∞５臺金擠壓泵體材 １墮！量量壁壁 ４分析 ！翌 ！豎 ！：１ 半連續直接水冷鑄造時，鑄錠的凝固速度一般為舯ｐ“ｓ～１２０腫√ｓ，此時ｃ取任何值，均 在圖６中Ｃ區范圍內，這時共晶硅均呈相互連接無規則的片狀，即常見凝固條件下的共晶形 貌。但加人微量的鈉變質后，共晶硅將從片狀轉變為大量分枝的纖維狀。而金屬模鑄造生產 的鑄件凝固速度一般為小于５”ｍ／ｓ，溫度梯度Ｇ均較小，在Ｏ．５ Ｋ／ｍｍ一１ Ｋ／ｒａｍ，一般此時處在 Ｂ區．共晶硅呈小晶面粗棒狀，具有＜１００＞擇優長大方向。因而半連續直接水冷鑄造鈉變質 的鑄錠的組織和性能比金屬模鑄造的要好，這種結果也勢必會遺傳給擠壓泵體材。使其性能 有較大幅度的提高。如表３所示。 ．＾ ， ＾． ；☆一ｏＭｔＮ■ ／ ｊ／ Ｍ 一．＼ 田６＃量＊ｎ與Ｉ鷹棒＆Ｇ與囊目逮鷹ｒ２目的＊幕 全國第十四屆輕合金加工學術交流會論文集 從圖７可知，ｍ．Ｓｉ合金當ｗ（Ｓｉ）＝８％．１０％時，部件的泄漏壁厚度最小，僅為ｌ ｒａｉｎ左右。 反過來也可以印證在此Ｓｉ含量范圍時合金的氣密性最好。這就是ＣＬ一４Ａ１２合金氣密性好的 原因。此外，在２０℃情況下ＣＬ－４Ａ１２合金的體膨脹系數為５６×１０。６矗／甜?Ｋ，而７００５為６７× ｌＯ“ｍ３／ｍ３?Ｋ，這也是裝配后的油泵ＣＬ－４Ａ１２合金泵體比７００５合金泵體氣密性好的原因所在。 Ｘ 鰱 捌 贈 魏 掣 糖 擴 茸 昌 叫Ｓｉ）／％ 圖７合金氣密性與Ｓｉ含量的關系 因為擠壓時鑄錠在擠壓變形區中處于強烈的三向應力狀態，可以充分的發揮其塑性，獲得 大的變形量，從而改善了合金材料的組織，提高了其力學性能。特別是淬火后的縱向力學性能 將遠遠高過于其他加工方法生產的同類制品。所以ＣＬ－４Ａ１２合金擠壓的泵體材Ｒｍ、尺曲孫Ａ 分別比鑄態的高７０ 耐壓３０ Ｎ／舢２以上的需求。 Ｎ／耐、８５ Ｎ／一、５％，比７００５鋁合金擠壓泵體材的也高。完全可以滿足 鑄錠經三向應力擠壓，使初晶硅及不溶解的化合物變形后破碎為二次晶均勻地分布在基 體上；合金組織成為變形組織。其力學性能也就必然比鑄態的高。 通過細化處理，使鑄錠組織為細晶，初生相質點也相應細小了。擠壓成形的結果會使其更 細小、均勻的分布，合金組織的細化提高了合金的性能。 ５結 論 （１）ＣＬ－－４Ａ１２合金的優良性能，將為需要耐高溫性、耐磨性和密封性好的鋁合金機械零部 件提供了新的材料選擇。 （２）ＣＬ４Ａ１２是叢林鋁業公司自主研發的新合金，已向國家申請專利。并向國家輕金屬標 委會申請了牌號注冊。這充分顯示了叢林鋁業的創新能力和技術水平。
參考文獻： 〔１〕 〔２〕 〔３〕 陸文華，高隆盛，董良余，等．鑄造合金及其熔煉〔Ｍ〕．北京：機械工藝出版社，１９９６． 張士其，任頌贊．簡明鋁合金手冊〔Ｍ〕．上海：上海科技文獻出版社，２００１． 王祝堂，田榮璋．鋁合金及其加工手冊．長沙：中南工業大學出版社，１９８８． 北京：中國知識出版社． 〔４〕趙志遠．鋁和鋁舍金牌號與金相圖譜速用、速查及金相檢驗技術創新應用指導手冊〔Ｍ〕． 〔５〕 陸樹蓀．有色鑄造合金及熔煉〔．Ｍ〕．北京：國防出版社，１９８３． 一種新的高硅變形鋁合金 作者： 作者單位： 張培良， 蘇振佳， 楊軍祖， 祝偉忠， 趙志升， 吳英杰
近日，科技部在烏魯木齊組織召開了“十一五”國家科技支撐計劃“節約型高硅變形鋁硅合金生產工藝開發與示范”重點項目驗收會。
現已大量用于生產泵體材，并已申報了國家專利和國家變 形鋁合金牌號。
關鍵詞：高硅變形鋁合；成分；雜質；合金性能；
泵體材 ２００５年某油泵廠來我公司求援，他們現用的７００５鋁合金擠壓泵體材制作的特種高壓油泵 殼體存在著熱變形大，耐高溫、耐磨性和氣密性差等問題，降低了油泵的性能和使用壽命，進而 影響了產品的銷路，希望我公司能幫助研制一種高性能的鋁合金代替７００５鋁合金擠壓泵體材 制作泵殼，以提高油泵的性能和使用壽命，重新占據市場。
對此問題叢林鋁業公司領導和技術 人員根據用戶反映的情況進行了認真的分析研究，７００５鋁合金擠壓泵體材是常用的泵殼材料。 如果它還不能滿足用戶所生產油泵的需要，那么所選擇合金的高溫性、熱變形性、耐磨性和氣 密性等就必須比７００５鋁合金的好，同時還要考慮該合金的鑄造和擠壓性能相對也要好一些， 以便于我公司生產。我們首先考慮用制造內燃機機車活塞的４０３２鋁合金擠壓泵體材，因該合 金的耐磨性、耐高溫、氣密性、加工等性能都比較好，但由于該合金中Ｗ（Ｎｉ）＝０．８％。１．Ｏ％， 且在熔煉時Ｎｉ要以中間合金形式加入，ｍ．Ｎｉ中間合金價格昂貴，僅此一項每噸擠壓泵材的成 本就會增加２ ０００元～３ ０００元，用戶表示不能承受。
我們分析４０３２鋁合金之所以具有上述一 系列優點，是由于它是以ｓｉ為主要成分的合金，那么我們可不可以研制一種含Ｓｉ量高的鋁合 金擠壓泵體材呢？而這方面國內外資料尚無相關報道。經反復調整合金成分及配比，并通過 １８次試驗，最后綜合分析比較，選擇了性能相對較好的合金配方進行試生產，暫定牌號為ＣＬ－ ４Ａ１２。此后經過一年多的進一步研究、試生產和用戶試用，并對使用該合金制作的泵殼考察， 證明了其熱變形性、耐熱性、耐磨性、耐壓性和氣密性均好于７００５鋁合金的。所制造的油泵性 能得以提高，深受用戶歡迎。該用戶從此也成為叢林公司的長期客戶。而且又為叢林公司發 展了一批新用戶，年訂貨量達到７６０ ｔ以上。
從２００５年至今已生產ＣＬ－４Ａ１２鋁合金擠壓泵體材 ２ ０００ ｔ，ＣＬ－４Ａ１２鋁合金擠壓泵體材的研究成功不僅解決了用戶急需，開拓出新市場，而且也顯 現了叢林鋁業的技術水平。 ＣＬ－４Ａ１２鋁合金屬于叢林鋁業的研制發明，它屬于ｍ．Ｓｉ系可熱處理強化鋁合金。由于含 Ｓｉ量高，熔點相對較低，熔體的流動性好，容易補縮，因而鑄造性能好。又因為該合金的耐磨 性、耐壓性、高溫性能和氣密性好，鑄態或熱處理后力學性能在ｍ．Ｓｉ系合金中也是較好的，所 以適用于熱加工方法制造形狀復雜、承受高載荷、氣密性要求高的零部件。 １ ＣＬ．４Ａ１２鋁合金中的主要合金元素及雜質的作用 Ｓｉ是該合金的主要合金元素，Ｗ（Ｓｉ）＝８％一１０％，Ｓｉ在合金中主要以Ｑ＋Ｓｉ共晶體和８ （Ａ１５ＦｅＳｉ）的形式存在。由于Ｓｉ的含量較高，使合金熔體有很好的流動性和鑄造性能。Ｓｉ的含 量高也使合金的強度和耐磨性隨之增高。
一－ 全國第十四墾竺魚全塑三蘭查奎鎏全笙蘭苧 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相的誓薟囂黧 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卻？黧麓堡霽囂薹慧燃徽誓’挈’妻焉嘉篇蟹姜黜笑景篙赫流ｆ淼ｉｔ溢諜Ｆ …ｗ（Ｆｅ）…＜０．４％改。蠻Ｎ８囂磊蓑囂；嬲虢各薔盛竺茹３篡器）： ，它際赳固ｊ谷俸強化作用少ｒ，您眩以義節。形、囝 ）＝．％一． ｎ在合金中的含量 的強烹Ｍ在合會中的含量ｗ（Ｍｎ）＝０．１％。０．３５％，它除起固溶體強化作用外，還能改變針狀富 ０ 在合金中的含量 ｗ（Ｔｉ ）＝． ～０． １５％３５％Ｔｉ ， 能１更晶粒馴化。則以ｍ。１卜ｂ ７沙Ａ月ｕ／ｂ獄 ，芏砒八 果更凳曹該合會中的有害雜質，在合金中可以生成ｐ－ｓｉ相（ＡｌＩ，，ＦｅｚＳｉｚ）ＦｅｚＳｉｚ，Ｎ…Ｎ…耽饅…Ｙ一－Ｎ一，呈粗大 ｎ旱該合會中的有害雜質，在合金中可以生成ｐ—Ｓｉ相（， ， （ｅ）＝０．６７～Ｏ．８為好。此外在半連續鑄造時，由于冷卻強度大，ｐ’Ｓ１和也蕓睫乏剮’兒’圳¨１Ｈ 應也會減Ｓ 理時龕燃囂囂黧囂麓裟端玎Ｔ人Ｏ而帶來的，在鋁液中會生成ｃ斌它能 、 隆低竺粼齲篙裟豁鬈軍囂篆茹茹 ｎ處熱品制在脯共點熔低成形 在該合金中也是有害雜質，它們與合金中的 Ｐｂ 、 鬻霎繇囂抵它們與合金中的 一————————————————————一 Ａ１ 、彤廄１氐烙息犬畝日１傘，位利叩琳灶 Ｓｉ 降低合金的流動性，使鑄錠產生疏松。這種化合物饅｜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 苴柿摯甩 ６５０ Ｌ 蛆 ６∞ ５５０ ｐ 云５２１ 贈５００ ４５０ ４ ５ Ⅳ（Ｃｕ）／％ 在合金中同時加入Ｓｉ，Ｃｕ、Ｍｇ時可以形成ａ（ｍ）、Ｓｉ、Ｍｇｚ Ｓｉ、ＣｕＡｌ２、ｗ、從ｃｕ４‰甌？ ＡｌｓＦｅＭ９３Ｓｉ。、ＴｉＡｌ３和Ａ１ＦｅＭｎＳｉ等相。從圖１可見，在結晶過程中，首先從液體結晶出ａ（ｍ’：苧 后有Ｌ－．ａ（ＡＩ）＋Ｓｉ二元共晶反應，再后合金中有Ｌ＋ａ（Ａ｜）＋ｓｉ＋ｗ（舢。ｃ№Ｍ＆ｓｉ４）三元晶，或者 在５２ｌ℃發生Ｌ＋Ｍ＆Ｓｉ＋ａ（趾）＋Ｓｉ＋ｗ的包晶反應，最后在５０５ｃｃ有Ｌ＋ａ（ＡＤ＋Ｓｉ＋ＣｕＡｌ２＋ｗ 全國第十四屆輕合金Ｊｊｕ－ｒ”學術交流會論文集 四元共晶反應直至結晶完畢。ｗ（Ｃｕ）＝Ｏ．８％的合金，平衡結晶后的組織由ｄ（Ａ１）＋Ｓｉ＋ｃｕ鴿 ＋ｗ（ｗ相只有合金在緩慢結晶時才會形成）四相組成，不平衡結晶后的組織由ａ（Ａ１）＋ｓｉ＋ Ｍ洲：＋Ｃｕｍ２四相組成。此合金在淬火加熱時Ｃ刪：、Ｍｇ：Ｓｉ完全溶解于ａ（燦）中，ｗ相可部分 溶人，所以，熱強性以Ｃ啦為最好，ｗ相熱處理強化效果最好，Ｍｇ：Ｓｉ次之。為得到好的強化 效果，對于合金中的Ｍｇ和Ｃｕ的含量要適當控制，因為Ｃｕ和Ｍｇ總量低時，強化效果不明顯。 但總量高時合金變脆，塑性下降，最佳控制總量一般不超過２％，且Ｗ（Ｃｕ）：Ｗ（Ｍｇ）一２：５為好。
２ ＣＬ－４Ａ１２鋁合金的生產工藝
２．１熔煉工藝 用火焰爐熔煉，熔煉溫度為７５００Ｃ一７７００Ｃ。
２．２精煉工藝 在溫度７４０。Ｃ以上，用氬氣噴人普通精煉劑，精煉熔體１０ ｍｉｎ，精煉劑用量為０．１５％（質量 分數），精煉后扒除浮渣。
２．３熔體的變質處理工藝 由于通過變質處理可以使片狀的共晶硅變為纖維狀共晶硅，從而大幅地提高合金的力學 性能，對該合金用Ｎａ進行變質處理。 熔體精煉完扒凈表面浮渣后，在７４０。Ｃ以上條件下，均勻地撒入鈉變質劑，使用量為０．８％ （質量分數），然后將其攪拌入熔體中，靜置１５ ｍｉｎ；熔體表面要用普通覆蓋劑進行保護，用量為 ０．２％（質量分數）。熔體不能停留時間過長，否則會引起變質失效或效果衰減。
２．４鑄造工藝 采用半連續直接水冷鑄造，因為該鑄造方法的冷卻強度大，有利于鑄造組織的細化。冷卻 速度的提高也可以減輕鑄錠的疏松程度，增加其致密度。 鑄錠規格拳４６０ ｍｍ，鑄造溫度７４０℃。７５０。Ｃ，鑄造速度３０ ０．０３ ＭＰａ。０．０６ ｍｍ／ｍｉｎ一３６ ｍｍ／ｍｉｎ，冷卻水水壓 ＭＰａ，對熔體使用３０ｐｐｉ陶瓷板過濾，為防止鑄錠底部裂紋，鑄造開頭時用純鋁 鋪底。 對ＣＬ－４Ａ１２熔體用燦．Ｔｉ．Ｂ進行組織細化，減少鑄錠的針孔狀疏松，提高合金的力學性能， 減少熱裂紋的傾向。Ａ１．Ｔｉ．Ｂ絲的添加量為６０ ２．５鑄錠的組織均勻化 ｍｍ／ｍｉｎ。 為了減少和消除鑄錠的晶內偏析，改善其化學成分和組織上的不均勻性，提高其加工性 能，對鑄錠要進行均勻化。其工藝制度為：鑄錠加熱溫度４８５℃～４９５％，保溫時間１２ ｈ，出爐后 自然冷卻。 ２．６擠壓工藝及熱處理制度 擠壓時用大噸位的８０ ＭＮ噸油壓機擠壓，鑄錠加熱溫度３６０。Ｃ。４２０’：Ｕ，擠壓筒溫度３２０。Ｃ ．３４０℃，擠壓速度１ ｍ／ｍｉｎ。２ ｍ／ｍｉｎ。 由于合金中存在著多元共晶不平衡組織，經固溶熱處理后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立式淬火爐淬火，加熱溫度５３０±５℃，保溫１２０ ｍｉｎ后以 最快速度浸入水中。淬火后的制品用２０ ＭＮ拉伸機上拉伸，拉伸變形量１％～３％矯直，隨后 進行人工時效。 時效工藝為溫度１７０±５℃，保溫８ ｈ。 全國第十四屆輕合金加工學術交流會論文集 ．１４９ ３鑄錠及擠壓制品的檢驗 ＣＩ．－４Ａ１２合金鑄錠實際化學成分檢驗結果見表２，鑄錠低倍組織見圖２。擠壓泵體材低倍 組織見圖３。由于擠壓時鑄錠受三向擠壓力，使初晶硅及不溶解的化合物變形后嚴重破碎為 極小的二次晶均勻分布在基體上，低倍照片上因晶粒太細小（晶粒度為０．００５ ２岫符）。故顯示 不夠清晰。
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臺金鋪錠實際化學成分檢驗結果｛質量分散】 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 辦 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們０ ０３ ０ Ｏｌ ００１ ０ ０１ Ｏ ０１１ ０ ０３ ０ ０ 結論 臺格 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 臺格 合格 ３３塑 ０Ｉ）６ ０叭 Ｉ 一 一鮐 ” ’ 口３ Ｃｂ４Ａ１２臺盒擠Ⅱｉ體材ｍ倍ｍ＊ 誓 Ｉ ’。 ’ Ｉ 目４ ｒＬ４Ａ１２臺盒鑄錠高倍組目
（２）擠壓泵體材高倍組織檢驗見圖５。擠壓泵體材的縱向、橫向各取試樣．經高倍檢驗可 見ａ（Ａ１）基體發亮，橫向試樣有方向性不強的二次晶雜亂排列，但分布均勻細小。縱向試樣二 次晶亦均勻、細小，有沿擠壓方向成行排列的趨勢。 １５０． 全國第十四屆輕臺金加工學術交流會論文纂 明５擠壓幕體材膏倍蛆扳 ＣＬＭＡｌ２鋁臺金與７００５鋁合金的性能對比見表３。 襄３ 合金 ＣＬＭＡｌ２鑄錠 ＣＬ一４Ａ１２擠壓泵體材 ＣＬ－４Ａ１２鋁合盒與７００５鋁臺金的力學性能對比 Ｒ。，（Ｎ?一。） １８０ ３３５ ３３１ Ｒ“，（Ｎ－Ｍ“） １２０ ３０５ ２９０ Ａ／％ ３ ８ １０ ７∞５臺金擠壓泵體材 １墮！量量壁壁 ４分析 ！翌 ！豎 ！：１ 半連續直接水冷鑄造時，鑄錠的凝固速度一般為舯ｐ“ｓ～１２０腫√ｓ，此時ｃ取任何值，均 在圖６中Ｃ區范圍內，這時共晶硅均呈相互連接無規則的片狀，即常見凝固條件下的共晶形 貌。但加人微量的鈉變質后，共晶硅將從片狀轉變為大量分枝的纖維狀。而金屬模鑄造生產 的鑄件凝固速度一般為小于５”ｍ／ｓ，溫度梯度Ｇ均較小，在Ｏ．５ Ｋ／ｍｍ一１ Ｋ／ｒａｍ，一般此時處在 Ｂ區．共晶硅呈小晶面粗棒狀，具有＜１００＞擇優長大方向。因而半連續直接水冷鑄造鈉變質 的鑄錠的組織和性能比金屬模鑄造的要好，這種結果也勢必會遺傳給擠壓泵體材。使其性能 有較大幅度的提高。如表３所示。 ．＾ ， ＾． ；☆一ｏＭｔＮ■ ／ ｊ／ Ｍ 一．＼ 田６＃量＊ｎ與Ｉ鷹棒＆Ｇ與囊目逮鷹ｒ２目的＊幕 全國第十四屆輕合金加工學術交流會論文集 從圖７可知，ｍ．Ｓｉ合金當ｗ（Ｓｉ）＝８％．１０％時，部件的泄漏壁厚度最小，僅為ｌ ｒａｉｎ左右。 反過來也可以印證在此Ｓｉ含量范圍時合金的氣密性最好。這就是ＣＬ一４Ａ１２合金氣密性好的 原因。此外，在２０℃情況下ＣＬ－４Ａ１２合金的體膨脹系數為５６×１０。６矗／甜?Ｋ，而７００５為６７× ｌＯ“ｍ３／ｍ３?Ｋ，這也是裝配后的油泵ＣＬ－４Ａ１２合金泵體比７００５合金泵體氣密性好的原因所在。 Ｘ 鰱 捌 贈 魏 掣 糖 擴 茸 昌 叫Ｓｉ）／％ 圖７合金氣密性與Ｓｉ含量的關系 因為擠壓時鑄錠在擠壓變形區中處于強烈的三向應力狀態，可以充分的發揮其塑性，獲得 大的變形量，從而改善了合金材料的組織，提高了其力學性能。特別是淬火后的縱向力學性能 將遠遠高過于其他加工方法生產的同類制品。所以ＣＬ－４Ａ１２合金擠壓的泵體材Ｒｍ、尺曲孫Ａ 分別比鑄態的高７０ 耐壓３０ Ｎ／舢２以上的需求。 Ｎ／耐、８５ Ｎ／一、５％，比７００５鋁合金擠壓泵體材的也高。完全可以滿足 鑄錠經三向應力擠壓，使初晶硅及不溶解的化合物變形后破碎為二次晶均勻地分布在基 體上；合金組織成為變形組織。其力學性能也就必然比鑄態的高。 通過細化處理，使鑄錠組織為細晶，初生相質點也相應細小了。擠壓成形的結果會使其更 細小、均勻的分布，合金組織的細化提高了合金的性能。 ５結 論 （１）ＣＬ－－４Ａ１２合金的優良性能，將為需要耐高溫性、耐磨性和密封性好的鋁合金機械零部 件提供了新的材料選擇。 （２）ＣＬ４Ａ１２是叢林鋁業公司自主研發的新合金，已向國家申請專利。并向國家輕金屬標 委會申請了牌號注冊。這充分顯示了叢林鋁業的創新能力和技術水平。
參考文獻： 〔１〕 〔２〕 〔３〕 陸文華，高隆盛，董良余，等．鑄造合金及其熔煉〔Ｍ〕．北京：機械工藝出版社，１９９６． 張士其，任頌贊．簡明鋁合金手冊〔Ｍ〕．上海：上海科技文獻出版社，２００１． 王祝堂，田榮璋．鋁合金及其加工手冊．長沙：中南工業大學出版社，１９８８． 北京：中國知識出版社． 〔４〕趙志遠．鋁和鋁舍金牌號與金相圖譜速用、速查及金相檢驗技術創新應用指導手冊〔Ｍ〕． 〔５〕 陸樹蓀．有色鑄造合金及熔煉〔．Ｍ〕．北京：國防出版社，１９８３． 一種新的高硅變形鋁合金 作者： 作者單位： 張培良， 蘇振佳， 楊軍祖， 祝偉忠， 趙志升， 吳英杰
近日，科技部在烏魯木齊組織召開了“十一五”國家科技支撐計劃“節約型高硅變形鋁硅合金生產工藝開發與示范”重點項目驗收會。
項目由新疆自治區科技廳負責組織實施，完成了含鎂高硅鋁合金擠壓型材產業化關鍵共性技術開發與技術體系建立、產業化示范線建設；突破了含鎂高硅鋁合金的大凝固界面溫度梯度半連續鑄造、復雜斷面薄壁型材擠壓與熱處理等關鍵技術，開發出具有自主知識產權的兩種含鎂高硅變形鋁合金及焊接材料；
針對廢鋁生態再生工藝開發，實現再生利用量大于30%，有效解決分離變形鋁合金和鑄造鋁合金廢料的難題。項目建成了10萬噸/年半連鑄生產線和1萬噸/年的擠壓生產線，在建筑和工業領域實現了應用.
針對廢鋁生態再生工藝開發，實現再生利用量大于30%，有效解決分離變形鋁合金和鑄造鋁合金廢料的難題。項目建成了10萬噸/年半連鑄生產線和1萬噸/年的擠壓生產線，在建筑和工業領域實現了應用.
