一种铝铜铁准晶的制备方法

摘要

本发明涉及一种铝铜铁准晶的制备方法，是针对铝铜铁准晶制备难，存在工艺弊端的情况，采用中频感应熔炼炉铸造法，进行熔炼铸造、快速冷却、热处理退火、淬火，制成铝铜铁准晶块体材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，准晶I相为Al_61.92Cu_26.21Fe_11.87，产物纯度高，准晶I相含量达到98％，力学性能稳定，其硬度达到796HV，可在多种工业领域应用，是十分理想的铝铜铁准晶的制备方法。

主权项

一种铝铜铁准晶的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝、铜、铁、水玻璃、氧化锌、无水乙醇、去离子水、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位制备方法如下：(1)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：(2)配置涂覆剂①量取水玻璃10mL±0.1mL、去离子水140mL±1mL，称取氧化锌50g±0.1g，加入混浆机中；②开启混浆机，进行搅拌，搅拌时间为90min，搅拌后成氧化锌悬浮液；③将氧化锌悬浮液置于碾压机中，进行碾压，碾压转速为36r/min，碾压时间为240min，碾压后成为涂覆剂；(3)制备开合式模具开合式模具用不锈钢材料制作，型腔呈矩形，型腔表面粗糙度为Ra0.08—0.16μm；(4)熔炼制备铝铜铁合金铝铜铁合金的熔炼制备是在中频感应熔炼炉内进行的，是在中频感应加热、抽真空、氩气底吹、浇铸成型过程中完成的；①清洗、预热和内表面涂覆开合式模具；用无水乙醇清洗开合式模具型腔，使之洁净；均匀涂覆开合式模具型腔内表面，涂覆剂层厚度1mm；将开合式模具置于干燥箱中干燥预热，干燥预热温度为200℃；②打开中频感应熔炼炉，清理石墨熔炼坩埚内部，并用无水乙醇清洗，使坩埚内部洁净；③称取铝块2121.4g±5g、铜块2000g±5g、铁块878.3g±5g，置于石墨熔炼坩埚底部；④在石墨坩埚底部通入氩气底吹管；⑤关闭中频感应熔炼炉，并密闭；开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强达到10Pa；开启中频感应熔炼炉加热器，开始加热；当加热温度至400℃±5℃时，开启氩气底吹管，氩气底吹管的流量为2000cm³/min，使炉内压强保持在0.091MPa，并由出气阀调控；继续加热升温至1200℃±5℃，铝、铜、铁熔化，在此温度恒温保温30min；⑥浇铸，关闭氩气底吹管，除去铝铜铁合金溶液表面熔渣；对准预热的开合式模具浇注口，进行浇铸，铸满为止；⑦快速冷却，将浇铸了铝铜铁合金溶液的开合式模具置于冷却水槽内，进行快速冷却至25℃；⑧开模，打开开合式模具固定架，取出铸件，即铝铜铁合金；(5)重复熔炼制备铝铜铁合金将浇铸的铝铜铁合金铸件重新置于中频感应炉内的石墨熔炼坩埚内，进行熔炼，然后进行浇铸、快速冷却、脱模取出铸件，铝铜铁合金熔炼、浇铸、冷却重复进行3次；(6)热处理铝铜铁合金将制备的铝铜铁合金铸件置于热处理炉内进行退火处理，退火温度为750℃±5℃，恒温保温时间为6h，通入氩气进行气体保护，氩气通入速度为100cm³/min，恒温保温后，将铝铜铁合金放到38℃的温水中进行淬火处理，淬火时间为20s，淬火后即为铝铜铁准晶；(7)切割、清洗用线切割机将冷却后的铝铜铁准晶切割成块状；切割后，用无水乙醇清洗铝铜铁准晶表面，使其洁净；(8)检测、分析、表征对制备的铝铜铁准晶的微观组织和力学性能进行检测、分析、表征；用光学显微镜进行金相组织分析；用XRD进行铝铜铁合金、准晶的物相鉴定分析；用SEM和EDS进行铝铜铁准晶的微观形貌和微区成分分析；结论：铝铜铁准晶为矩形铸件，铸态的铝铜铁准晶中含以下成分：准晶I相Al_61.92Cu_26.21Fe_11.87、λ相(AlCu)₁₃Fe₄、β相AlCu(Fe)；热处理后，获得单一成分的准晶I相，准晶I相的含量为98％，硬度达796HV；(9)储存、包装制备的铝铜铁准晶用软质材料包装，储存于阴凉干燥处，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。