一种高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金及其制造方法，配方，包括以下组分及各组分的重量百分比：6‑

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金及其制造方法


[0001]本专利技术涉及金属铸造
，具体涉及一种高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金及其制造方法
。

技术介绍

[0002]铝合金具有密度小
、
比强度高
、
导热性好
、
耐腐蚀
、
易加工成型
、
可回收利用等优点，已成功应用于汽车交通
、
航空航天
、
通信电子
、
机械装备
、
建筑等领域
。
压铸作为一种大批量
、
高效率的制造工艺，特别适宜于汽车的大批量与高效率制造
。
当下，轻质铝硅系的压铸铝合金因其流动性好，成为应用最广泛的压铸铝合金，并在汽车轻量化中发挥越来越重要的作用
。
由于压铸铝合金的汽车部件多采用铆接工艺链接，对压铸铝合金本身的韧性提出了较高的要求
。
高强高韧的铝硅系压铸铝合金，逐渐成为汽车轻量化的关键材料
。
[0003]近年来，随着一体压铸成型等革新性汽车制造技术的出现，压铸铝合金汽车部件正朝着米级以上尺寸的超级大型化
、
整体化的方向发展，逐步涌现出后底板
、
前机舱等超大型的压铸铝合金汽车部件，将原来几十至几百个部件大幅缩减为少数几个超大型部件，并带来整体刚度的提升和整体轻量化效果
。
[0004]由于
T6
热处理过程中变形量大且难以控制，导致超大型压铸铝合金部件难以进行
T6
热处理强化
。
当前，大型
、
超大型铝硅系压铸铝合金部件多在铸态条件下服役使用，在实现
10%
以上高韧性的同时，铸态屈服强度只有约
120MPa、
铸态抗拉强度只有约
250MPa
，存在铸态强度低的瓶颈问题
。
[0005]目前，为了解决上述的问题，价格较昂贵的
V、Zr、Mo
等单一性细晶强化元素被用来加强铸态铝硅系压铸铝合金中
α
‑
Al
基体相的细晶强化效果，但是，存在原材料成本高
、
加强效果单一的问题
。
因此，现在迫切需要开发低成本环保型且铸态高强高韧的压铸铝合金
。
[0006]此外，对于可
T6
热处理强化的中小型铝硅系压铸铝合金汽车部件，在实现
10%
以上高韧性的同时，
T6
热处理态抗拉强度很难超过
350MPa
，和目前车用高强挤压变形铝合金型材
400MPa
以上的抗拉强度相比，依然存在
T6
热处理态强度低的瓶颈问题
。
[0007]综上所述，开发针对大型
、
超大型压铸铝合金汽车部件轻量化的低成本环保型铸态高强高韧铝硅系压铸铝合金及其制造方法，以及针对中小型压铸铝合金汽车部件轻量化的低成本环保型
T6
热处理态高强高韧铝硅系压铸铝合金及其制造方法，势在必行
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是克服现有的铝硅系高压压铸铝合金制造过程中存在的问题
。
本专利技术的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金及其制造方法，不同于目前采用的
V、Zr、Mo
等单一性
α
‑
Al
相细晶强化加强元素，本专利技术采用成本更低的
Er
和
Eu
元素来突破
α
‑
Al
相细晶强化
、
共晶
Si
相变质强化和韧化复合加强的综合强韧化提升效果，其中，
Er
和
Eu
成本分别约为
V、Zr
和
Mo
的
7.4%、73.9
和
65.8%
，并采用适量的
Cu
达成进一步强化，以及适量的
Zn
提升耐蚀性，该合金不仅具有较好的流动性
、
可铸性
、
耐蚀性，还表现出优异的铸态和热处理态强韧
性，和现有铸态高韧性铝硅系压铸铝合金
250MPa
抗拉强度相比，实现
10%
以上高韧性的同时铸态抗拉强度可突破
300MPa
，用于大型
、
超大型压铸铝合金构件的轻量化和低成本环保化制造；在实现
10%
以上高韧性的同时
T6
热处理态抗拉强度可突破
420MPa
，用于中小型压铸铝合金构件的轻量化和低成本环保化制造，在汽车交通等重点领域结构件全链条轻量化上广泛应用，具有良好的应用前景
。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，包括以下组分及各组分的重量百分比：6‑
10wt
％的
Si、0.05
‑
0.6wt
％的
Mg、0.01
‑
2.0wt
％的
Cu、0.1
‑
0.25wt
％的
Fe、0.4
‑
0.8wt
％的
Mn、0.01
‑
0.5wt
％的
Zn、0.02
‑
0.14wt
％的
Ti、0.001
‑
0.05wt
％的
Sr、0.001
‑
0.5wt
％的
Er/ Eu
；不大于
0.15wt
％的不可避免夹杂物；以及余量的
Al。
[0010]优选的，适用于铸态形式的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，包括以下组分及各组分的重量百分比：7‑
9wt
％的
Si、0.05
‑
0.5wt
％的
Mg、0.01
‑
1.0wt
％的
Cu、0.1
‑
0.25wt
％的
Fe、0.5
‑
0.65wt
％的
Mn、0.01
‑
0.3wt
％的
Zn、0.06
‑
0.14wt
％的
Ti、0.01
‑
0.02wt
％的
Sr、0.001
‑
0.4wt
％的
Er/ Eu
；不大于
0.15wt
％的不可避免夹杂物；以及余量的
Al。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，其特征在于，包括以下组分及各组分的重量百分比：6‑
10wt
％的
Si、0.05
‑
0.6wt
％的
Mg、0.01
‑
2.0wt
％的
Cu、0.1
‑
0.25wt
％的
Fe、0.4
‑
0.8wt
％的
Mn、0.01
‑
0.5wt
％的
Zn、0.02
‑
0.14wt
％的
Ti、0.001
‑
0.05wt
％的
Sr、0.001
‑
0.5wt
％的
Er/ Eu
；不大于
0.15wt
％的不可避免夹杂物；以及余量的
Al。2.
根据权利要求1所述的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，其特征在于，适用于铸态形式的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，包括以下组分及各组分的重量百分比：7‑
9wt
％的
Si、0.05
‑
0.5wt
％的
Mg、0.01
‑
1.0wt
％的
Cu、0.1
‑
0.25wt
％的
Fe、0.5
‑
0.65wt
％的
Mn、0.01
‑
0.3wt
％的
Zn、0.06
‑
0.14wt
％的
Ti、0.01
‑
0.02wt
％的
Sr、0.001
‑
0.4wt
％的
Er/ Eu
；不大于
0.15wt
％的不可避免夹杂物；以及余量的
Al。3.
根据权利要求2所述的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，其特征在于，适用于铸态形式的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，包括以下组分及各组分的重量百分比：7‑
9wt
％的
Si、0.05
‑
0.3wt
％的
Mg、0.05
‑
0.8wt
％的
Cu、0.1
‑
0.25wt
％的
Fe、0.5
‑
0.65wt
％的
Mn、0.05
‑
0.15wt
％的
Zn、0.06
‑
0.14wt
％的
Ti、0.01
‑
0.02wt
％的
Sr、0.1
‑
0.4wt
％的
Er/ Eu
；不大于
0.15wt
％的不可避免夹杂物；以及余量的
Al。4.
根据权利要求1所述的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，其特征在于，适用于热处理态形式的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，包括以下组分及各组分的重量百分比：7‑
10wt
％的
Si、0.05
‑
0.5wt
％的
Mg、0.01
‑
2.0wt
％的
Cu、0.1
‑
0.25wt
％的
Fe、0.5
‑
0.65wt
％的
Mn、0.01
‑
0.3wt
％的
Zn、0.06
‑
0.14wt
％的
Ti、0.01
‑
0.02wt
％的
Sr、0.001
‑
0.4wt
％的
Er/ Eu
；不大于
0.15wt
％的不可避免夹杂物；以及余量的
Al。5.
根据权利要求1‑4任一项所述的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，其特征在于，
Er/ Eu
中
Er、Eu
质量比的范围为
2:1
至
4:1。6.
根据权利要求1‑4任一项所述的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金，其特征在于，所述
Si
原料的提供为
Si
粉或者
Al
‑
Si
中间合金的形成；所述
Al 、Mg、Cu、Zn
原料的提供为纯金属块的形式，其中
Cu
为细丝块状；所述
Fe,Mn, Ti, Sr, Er, Eu
原料的提供分别为
Al
‑
Fe
中间合金
、Al
‑
Mn
中间合金
、Al
‑
Ti
中间合金
、Al
‑
Sr
中间合金
、Al
‑
Er
中间合金
、Al
‑
Eu
中间合金的形式，且满足高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金中
Al、Si、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn、Ti、Sr、 Er/ Eu
各组分的重量百分比要求
。
7.
基于权利要求2或者3所述的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金的制造方法，其特征在于，该适用于铸态形式的高强高韧环保型铝硅系高压压铸铝合金的制造包括以下步骤：步骤（
A1
），按计量比称取
Al
粉，
Si
粉或者按计量比选取
Al
‑
Si
中间合金，并于
660
‑
690℃
下进行熔炼处理
0.5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董曦曦，冀守勋，单忠德，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：