【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及中间合金制备，具体涉及一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法。
技术介绍
1、目前，采用熔化重熔铝锭来制备铝硅中间合金的工艺复杂，生产加工周期较长。同时，直接将结晶硅加入铝熔体会造成很大的烧损，尤其是硅粉更不适合采用直接添加熔炼的方式制备铝硅合金，铝液与硅密度相近导致铝液易浮于熔体表面，难于准确控制铝硅中间合金的成分。铝与硅的熔点差大、密度差大，铝在硅中几乎不溶解，577℃时硅在铝中的最大溶解度仅为1.65％，因此可以认为合金中硅以纯硅形式存在；当硅含量超过13％时，其组织中含有大量的初晶硅，且初晶硅尺寸都比较大，此外合金脆性大导致采用传统塑性变形辅助均质化难度大，铝硅中间合金存在制备技术瓶颈，降本提效迫在眉睫。
2、公开号为cn103233135a的专利公开了一种微波烧结制备铝硅中间合金的方法，以金属硅粉和铝粉为原料，压制成型后在1100℃～1200℃下烧结1h～3h制备铝硅中间合金。该方法可以减少合金发生氧化，硅元素偏析团聚情况减少，但仅采用直接烧结的方法硅元素和铝元素合金化程度较低，坯体内部气体排出受阻，同时存在尺寸较大初晶硅，合金均匀性较差。
3、公开号为cn105543517a的专利公开了一种铝硅中间合金制备方法，用铝箔包裹工业硅颗粒后进行熔炼。该方法能有效解决中间合金制备过程中硅氧化问题，但仍无法有效解决硅偏聚及加工困难问题。
4、公开号为cn117165877a的专利公开了一种提高铝合金性能的制备方法，铝合金锻坯在-196℃～-120℃范围内多向锻造后加热，时效处
5、因此，需要提出一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，旨在解决如何制备出致密度高、晶粒细化且高均质的铝硅中间合金的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法。该方法采用粉末冶金法制备中间合金烧结预制坯，再结合超低温挤压大塑性变形，通过三向压应力超低温加工实现中间合金致密化、初晶硅破碎以及均质化，获得致密度高、晶粒细化且高均质的铝硅中间合金，解决了现有铝硅中间合金熔化重熔铝锭法铝烧损较大且制备工艺复杂，直接真空烧结铝元素与硅元素合金化程度不足且中间合金脆性大难以通过传统形变热处理实现均质化的难题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3、步骤一、将质量纯度均大于99.5％的铝粉与硅粉均匀混合，获得铝硅混合粉；所述铝硅混合粉中硅粉的质量含量为10％～60％；
4、步骤二、将步骤一中获得的铝硅混合粉装入冷等静压模具内，真空密封后在200mpa～300mpa下保压5min～10min，获得冷等静压压制块；
5、步骤三、将步骤二中获得的冷等静压压制块在580℃～650℃保温2h～4h进行真空烧结，获得铝硅中间合金烧结预制坯；
6、步骤四、将步骤三中获得的铝硅中间合金烧结预制坯的表面去除1mm～3mm氧化皮；
7、步骤五、将步骤四中去除氧化皮后的铝硅中间合金烧结预制坯采用铝包套包裹，并装入挤压模具内，然后在超低温-150℃以下进行挤压比为2～10:1的塑性变形，获得中间合金挤压坯；
8、步骤六、将步骤五中获得的中间合金挤压坯在350℃～450℃保温1h～3h进行均质化处理，去除铝包套后获得高均质铝硅中间合金。
9、上述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉的成分和粒度符合gb/t 2085.2-2019《铝粉》标准，所述硅粉的成分和粒度符合ys/t724-2016《多晶硅用硅粉》标准。
10、上述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，所述铝粉与硅粉的粒度均为-200目～-325目。通过控制原料铝粉与硅粉的粒度，避免粒度过大导致铝硅中间合金烧结预制坯致密度不足的问题，同时避免粒度过小的原料粉末价格昂贵造成成本较高的问题。
11、上述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉与硅粉均匀混合的转速为30r/min～60r/min，混合时间为2h～4h。
12、上述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤三中所述真空烧结保持真空度在5×10-2pa以下。
13、上述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤五中所述塑性变形为在超低温温度-150℃～-196℃进行三向压应力下挤压变形，所述超低温温度通过液氮或/和液氩冷却剂实现，所述挤压变形的速率为2mm/s～20mm/s。
14、上述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，将步骤六中获得的高均质铝硅中间合金通过破碎获得铝硅中间合金块，或者通过机加获得铝硅中间合金屑。
15、上述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，所述铝硅中间合金块的粒度为1mm～20mm，所述铝硅中间合金屑的规格为厚度不超过1mm，长度不超过20mm，宽度不超过10mm。
16、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
17、1、本专利技术采用均匀混合的铝粉与硅粉压制后进行真空烧结，减少合金发生氧化以及硅元素偏析团聚，提高了铝硅中间合金的均匀性，实现高硅含量铝基中间合金的制备。
18、2、本专利技术利用超低温度下铝硅合金塑性提高的特性，通过超低温挤压大塑性变形辅助制备高均质铝硅中间合金，超低温三向压应力变形充分细化大尺寸初晶硅，并利用低温条件抑制铝基体动态回复，产生高密度位错，增加再结晶形核点，实现铝硅中间合金的致密化、初晶硅破碎以及均质化，获得致密度高、晶粒细化的铝硅中间合金。
19、3、本专利技术通过对大塑性变形后的中间合金挤压坯进行均质化处理，实现破碎后初晶硅相的充分溶解，得到小尺寸且均匀分布的硅相，获得高均质铝硅中间合金。
20、4、本专利技术制备的高均质铝硅中间合金具有高纯度和高均质特点，杂质元素含量低，将其作为铝硅合金以及钛合金制备过程中的添加材料，不仅熔炼温度低，熔炼时间短，有利于最大程度减少偏析，保证材料的服役性能，还可提高生产效率及合金成品率。
21、下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。
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1.一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉的成分和粒度符合GB/T 2085.2-2019《铝粉》标准，所述硅粉的成分和粒度符合YS/T 724-2016《多晶硅用硅粉》标准。
3.根据权利要求2所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，所述铝粉与硅粉的粒度均为-200目～-325目。
4.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉与硅粉均匀混合的转速为30r/min～60r/min，混合时间为2h～4h。
5.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤三中所述真空烧结保持真空度在5×10-2Pa以下。
6.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤五中所述塑性变形为在超低温温度-150℃～-196℃进行三向压应力下挤压变形，所述超低温温度通过液氮或/和液
7.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，将步骤六中获得的高均质铝硅中间合金通过破碎获得铝硅中间合金块，或者通过机加获得铝硅中间合金屑。
8.根据权利要求7所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，所述铝硅中间合金块的粒度为1mm～20mm，所述铝硅中间合金屑的规格为厚度不超过1mm，长度不超过20mm，宽度不超过10mm。
...【技术特征摘要】
1.一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉的成分和粒度符合gb/t 2085.2-2019《铝粉》标准，所述硅粉的成分和粒度符合ys/t 724-2016《多晶硅用硅粉》标准。
3.根据权利要求2所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，所述铝粉与硅粉的粒度均为-200目～-325目。
4.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征在于，步骤一中所述铝粉与硅粉均匀混合的转速为30r/min～60r/min，混合时间为2h～4h。
5.根据权利要求1所述的一种大变形辅助高均质铝硅中间合金制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝永刚，石蓝，李欢，魏冬卉，吴金平，
申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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