一种微合金化压铸铝硅合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微合金化压铸铝硅合金及其制备方法。所述铝硅合金采用高真空压铸和T6热处理工艺制备，其组成成分及其百分比质量为：硅6.50

【技术实现步骤摘要】
一种微合金化压铸铝硅合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料的制备领域，具体涉及一种微合金化压铸铝硅合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]车身重量每减轻100kg，油耗就可以减少0.7L/100km。当前汽车轻量化手段是用高强韧轻质材料来取代传统钢铁材料，其中应用最广泛轻质材料是铝合金材料，其具有良好的塑韧性、耐蚀性、导热性和加工性，而密度只有钢铁材料的1/3且比强度较高。
[0003]压铸具有成型效率高、铸件尺寸精度高等优点，传统的压铸过程容易出现卷气现象，滞留在铸件中的气体形成孔洞危害材料力学性能。在随后的热处理过程中，压铸件表层会出现起泡，严重时甚至导致铸件的报废。高真空压铸采用特殊的装置将型腔中的气体抽离，降低液体金属充型时的型腔气体压力，从而大量减少卷入气体的量，降低后续热处理难度，进一步提升铸件性能。
[0004]AlSiMg系合金具有铸造性能优异、综合力学性能和耐腐蚀性良好等特点，可以通过固溶时效处理进一步提升合金力学性能。AlSi10MgMn是最常见的AlSiMg系压铸合金。其铸态性能为：屈服强度120～160MPa，抗拉强度250～290MPa，伸长率5％～11％；热处理态性能为：屈服强度200～230MPa，抗拉强度280～310MPa，伸长率7％～12％；需要通过热处理强化。由于其合金自身Si含量较高，合金屈服强度和抗拉强度较高，但合金伸长率相对较低。为了实现合金强度降低不多，合金伸长率提升明显，以达到更优综合力学性能的铝合金。近年来，低Si含量的高真空压铸受到研究者的关注(代航,赵海东,李昌海,朱霖.Cr含量对铸造Al
‑
3Si
‑
0.4Mg合金微观组织的影响[J].特种铸造及有色合金,2019,39(12):1371
‑
1375.)。降低Si含量可增加α
‑
Al基体减低共晶区含量，通过微合金化调控α
‑
Al基体中的多种弥散析出相，提高AlSiMg合金性能。汽车结构件向大型化和复杂化发展，对汽车结构件的性能要求不断提高，因此，急需要开发出高强韧压铸铝合金。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种微合金化压铸铝硅合金及其制备方法。
[0006]本专利技术提供的压铸铝硅合金是一种高真空压铸成形的铸态和热处理态均具有高强度高韧性的压铸铝硅合金。
[0007]本专利技术利用低硅合金共晶组织少本身塑性好的优势，结合微合金化手段和合适的热处理弥散析出双纳米沉淀相，提升合金综合力学性能。本专利技术的首要目的是提供一种真空压铸成形的铸态和热处理态均具有高强度高韧性的压铸铝硅合金，另一个目的是提供上述压铸铝硅合金的制备方法。
[0008]本专利技术的铸造合金由于含有较高的Si元素含量，故流动性能好，适合制造结构复杂、薄壁的零件。其中Mg元素溶入Al基体形成固溶体时，会引起点阵畸变，产生固溶强化；且
由于压铸过程快冷作用，合金非平衡凝固时会进一步提高Mg元素在基体中的固溶度，提高固溶强化作用。再通过随后的固溶时效处理析出弥散沉淀相(β"相)作为第二相强化颗粒，阻碍位错运动进一步提升合金的力学性能。
[0009]Fe元素在铝合金中往往会形成粗大的针片状β
‑
Fe相，导致基体割裂，造成极大的应力集中，成为裂纹产生和扩展的起源，降低合金的伸长率与强度。然而铝合金对模具的粘附作用十分强烈，适当的Fe元素含量有利于脱模，提高模具的寿命。本专利技术通过添加适量的Cr和Mn元素，与Fe元素反应生成对基体危害作用更小的α
‑
Fe相以及减低溶液中Fe含量(≤0.12％)，进一步中和Fe元素的铝合金基体的危害作用。
[0010]Cr元素在铸造铝合金固溶处理过程中也会与过渡族元素Mn、Fe生成含Cr的弥散析出相，对压铸合金的力学性能产生积极的影响。
[0011]本专利技术通过微量添加元素Mg、Cr，利用固溶强化与沉淀强化机制生成的含Mg、含Cr纳米析出相能够进一步提升铝合金的综合力学性能。
[0012]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0013]本专利技术提供的一种压铸铝硅合金，按照质量百分比计，包括：
[0014][0015]本专利技术提供的压铸铝硅合金中，不可避免的其他杂质元素≤0.10％。
[0016]本专利技术提供的压铸铝硅合金采用高纯铝、高纯硅、纯镁、Al
‑
Mn10中间合金、Al
‑
Cr10中间合金、AlSr中间合金和AlTiB中间合金配制而成。
[0017]所述AlSr中间合金作为变质剂，AlTiB中间合金作为细化剂。
[0018]本专利技术提供的压铸铝硅合金采用高真空压铸和T6热处理工艺制备。
[0019]本专利技术提供的制备压铸铝硅合金的方法，包括如下步骤：
[0020](1)将高纯铝升温至熔化，然后加入高纯硅、纯镁、Al
‑
Cr10和Al
‑
Mn10中间合金，熔化合金，混合均匀，再加入AlSr10中间合金和Al
‑
10Ti
‑
B中间合金，熔化合金，混合均匀，得到混合液；
[0021](2)往步骤(1)所述混合液中加入固体精炼剂，升温进行精炼处理，除气处理，静置，扒渣，得到精炼后的混合液；
[0022](3)将模具预热至200
‑
300℃，然后将步骤(2)所述精炼后的混合液浇注至模具中，真空压铸处理，得到铸件；
[0023](4)将步骤(3)所述铸件升温进行T6热处理，出炉空冷，得到所述压铸铝硅合金。
[0024]进一步地，步骤(1)所述高纯铝升温的速率为每小时140
‑
160℃，所述高纯铝升温
至熔化的温度为660
‑
680℃。
[0025]优选地，步骤(1)所述高纯铝升温的速率为每小时150℃，所述高纯铝升温至熔化的温度为670℃。
[0026]进一步地，步骤(2)所述固体精炼剂为鑫煜铸造设备材料有限公司生产的稀土型多功能铝合金除渣精炼剂，固体精炼剂的质量为混合液质量的3
‰‑5‰
。
[0027]进一步地，步骤(2)所述精炼处理的温度为670
‑
690℃，精炼处理的时间为5
‑
15min。
[0028]进一步地，步骤(2)所述除气处理的时间为10
‑
20min。
[0029]进一步地，步骤(2)所述静置的时间为5
‑
15min。
[0030]进一步地，步骤(3)所述脱模剂为压铸金属脱模剂(58％原液，32％石蜡油，8％水)
[0031]进一步地，步骤(3)所述精炼后的混合液的浇铸温度为670
‑
690℃，压射的速度为1.5
‑
2.5m/s，真空压铸处理的压力为70
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微合金化压铸铝硅合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括：2.一种制备权利要求1所述的微合金化压铸铝硅合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将高纯铝升温至熔化，然后加入高纯硅、纯镁、Al
‑
Cr10和Al
‑
Mn10中间合金，熔化合金，混合均匀，再加入AlSr10中间合金和Al
‑
10Ti
‑
B中间合金，熔化合金，混合均匀，得到混合液；(2)往步骤(1)所述混合液中加入固体精炼剂，升温进行精炼处理，除气处理，静置，扒渣，得到精炼后的混合液；(3)将模具预热至200
‑
300℃，然后将步骤(2)所述精炼后的混合液浇注至模具中，真空压铸处理，得到铸件；(4)将步骤(3)所述铸件升温进行T6热处理，出炉空冷，得到所述微合金化压铸铝硅合金。3.根据权利要求1所述的微合金化压铸铝硅合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述高纯铝升温的速率为每小时140
‑
160℃，所述高纯铝升温至熔化的温度为660
‑
680℃。4.根据权利要求1所述的微合金化压铸铝硅合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固体精炼剂为鑫煜铸造设备材料有限公司生产的稀土型多功能铝合金除渣精炼剂，固体精炼剂的质量为混合液质量的3
‰‑5‰
。5.根据权利要求1所述的微合金化压铸铝硅合金的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海东，郑凌波，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：