一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106756291A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611141539.4(22)申请日2016.12.12(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人高波何吉东刘畅徐宁周英伟高超胡亮朱广林董立洋邢鹏飞涂赣峰(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱(51)Int.Cl.C22C21/02(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法(57)摘要一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法，按以下步骤进行：（1）在氩气保护下在高温电阻炉内熔炼合金，浇注到铸铁模具内，铸锭成分按照重量百分比为Si20±0.1%，Pr1~2%，余量为Al；（2）利用线切割在铸锭上切出断面，进行机械抛光和研磨，清洗；（3）将试样置于真空条件下，对表面进行强流脉冲电子束处理。本发明方法工艺简单，操作方便，含稀土合金表面的熔坑明显消失，这对于提高材料表面性能具有重要意义和实用价值。CN106756291ACN106756291A权利要求书1/1页1.一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）在氩气保护下在高温电阻炉内熔炼合金，熔炼温度为760~800℃，将熔炼合金液浇注到铸铁模具内，得到含镨的高硅铝硅合金铸锭，其成分按照重量百分比为Si20±0.1%，Pr1~2%，余量为Al；（2）利用线切割在铸锭上切出断面，然后对断面进行机械抛光和研磨至表面光亮，再用有机溶剂清洗干净，获得试样；（3）将试样置于真空度≤6×10-3Pa条件下，对其表面进行强流脉冲电子束处理，加速电2压为20~25KV，脉冲次数为25次，能量密度为2~4J/cm，获得含稀土的高硅铝硅合金。2.根据权利要求1所述的一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法，其特征在于步骤（2）的有机溶剂为乙醇或丙酮。2CN106756291A说明书1/4页一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法技术领域[0001]本发明属于材料加工技术领域，特别涉及一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法。背景技术[0002]所谓熔坑是金属材料经过脉冲电子束轰击后，表面形成了一种中心凹陷类似火山坑状的“熔孔”及环形山似的结构。这种形貌增加了材料表面的粗糙度，容易导致抗疲劳性能、耐磨和耐腐蚀性能的急剧恶化。熔坑结构的存在不利于材料表面性能的改善，该组织结构极易在材料的第二相，气孔，微裂纹等位置处形成。[0003]强流脉冲电子束是最近几年发展的一种新型表面改性技术，其作为一种高密度能量源，在材料近表层附近沉积了大量的能量，并且产生了快速加热和冷却过程，该过程的循环往复导致了表面复杂的温度场和应力场的产生，进而导致材料组织发生了明显变化；由于快速熔化或蒸发加热，热应力以及自淬火等过程的产生，导致了表面非平衡结构的形成，例如纳米晶，准晶，非晶等亚稳态结构，这些结构的产生提高了材料表面的物理和化学性能。[0004]尽管如此，电子束处理后产生的表面熔坑结构，极大地恶化了合金的耐腐蚀性能，这也是阻碍强流脉冲电子束表面改性技术发展的一项难题；尽管国内外研究者致力于这一方面的研究，至今收效甚微；因此，需要另外寻求一种新的途径来解决上述问题。发明内容[0005]针对现有高硅铝硅合金制备技术存在的上述问题，本发明提供一种使用稀土元素消除高硅铝硅合金表面熔坑的方法，向铝硅合金中加入稀土元素Pr，通过电子束加热处理铝硅合金表面，消除了合金表面的熔坑结构，从而使经过电子束加热处理后的铝硅合金表面具有更加优异的性能。[0006]本发明的方法按以下步骤进行：（1）在氩气保护下在高温电阻炉内熔炼合金，熔炼温度为760~800℃，将熔炼合金液浇注到铸铁模具内，得到含镨的高硅铝硅合金铸锭，其成分按照重量百分比为Si20±0.1%，Pr1~2%，余量为Al；（2）利用线切割在铸锭上切出断面，然后对断面进行机械抛光和研磨至表面光亮，再用有机溶剂清洗干净，获得试样；（3）将试样置于真空度≤6×10-3Pa条件下，对其表面进行强流脉冲电子束处理，加速2电压为20~25KV，脉冲次数为25次，能量密度为2~4J/cm，获得含稀土的高硅铝硅合金。[0007]上述的有机溶剂为乙醇或丙酮。[0008]稀土是一种有益的元素，加入少量的稀土元素，能够明显地细化材料组织和消除微裂纹或针孔，有效地改善了材料表面性能；铝硅合金是一种重要的铝合金，它拥有很高的流动性和低的收缩率，特别是高硅铝硅合金（Si的含量不小于20%）还具有