【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料领域，具体涉及一种高强韧al-si系合金及其制备方法。
技术介绍
1、随着节能减排越来越严格的要求以及新能源汽车的迅猛发展，汽车轻量化进程势不可挡。就燃油车而言，研究表明汽车质量每降低100kg，百公里油耗可降低0.3l-0.5l。而对于新能源汽车，因增加三电系统导致的动力总成变化，使整车较燃油车增重至少200-300公斤，所以轻量化对新能源汽车提高能效、降低能耗以及提升续航里程具有重要意义。铝合金因优异的比强度、塑韧性、铸造性能、加工成型性能成为汽车轻量化的首选材料。
2、车底盘副车架属于汽车中的重要结构安全件，副车架连接并固定悬架系统、转向系统、发动机等总成零件，因而，对其强度、刚度、尺寸精度等性能要求较高。目前，生产环节多采用一体化低压铸造工艺来制造汽车副车架，不仅可以减轻副车架质量和简化制造环节，而且一体化结构还能增强整车的承载性能、提高操纵稳定性、提升乘坐安全性及舒适性。一体化低压铸造的紧凑结构使得模具结构、砂芯形状和浇注系统更加复杂，容易导致产生卷气、缩松和缩孔等缺陷，最终使产品质量不达标。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高强韧al-si系合金及其制备方法。
2、根据本专利技术的一方面，提供一种高强韧al-si系合金，包括al基体、si、原位生成的al-sic粒子和c-tib2粒子，基于100wt.％的所述高强韧al-si系合金，si的含量为8.5wt.％-12wt.％，所述al-sic粒子为al掺杂型sic
3、可选地，基于100wt.％的所述al-sic粒子，al掺杂量大于等于0.05wt.％且小于等于8wt.％，基于100wt.％的所述c-tib2粒子，c掺杂量大于等于0.02wt.％且小于等于1.8wt.％。
4、可选地，基于100wt.％的所述高强韧al-si系合金，所述al-sic粒子的含量为0.03wt.％-2wt.％，所述c-tib2粒子的含量为0.028wt.％-1.7wt.％。
5、可选地，基于100wt.％的所述高强韧al-si系合金，c的含量为0.01wt.％-0.6wt.％，b的含量为0.009wt.％-0.54wt.％。
6、可选地，所述高强韧al-si系合金还包括ti、mg、zn、re、sr、fe、cr和mn中的至少一种。基于100wt.％的所述高强韧al-si系合金，ti的含量为0.08wt.％-1.3wt.％，mg的含量为0.1wt.％-1.0wt.％，zn的含量小于等于5.0wt.％，re的含量为0.01wt.％-0.3wt.％，sr的含量为0.01wt.％-0.05wt.％，fe的含量小于等于0.3wt.％，cr的含量为0.01wt.％-0.15wt.％，mn的含量为0.05wt.％-0.7wt.％，所述高强韧al-si系合金中的其他杂质元素的总含量不超过0.5wt.％。
7、根据本专利技术的另一方面，提供一种高强韧al-si系合金的制备方法，所述制备方法包括：向熔炼炉中加入第一部分铝源和al-al3bc晶种合金，升温熔化至760℃-880℃，所述al-al3bc晶种合金包括al3bc粒子，所述al-al3bc晶种合金的添加量为所述高强韧al-si系合金的总重量的0.2wt.％-30.0wt.％；向熔体中加入纯硅和al-ti合金，保证熔体中si的质量百分比为22.0wt.％-27.0wt.％，调整熔体温度至780℃-830℃并反应15min-45min；反应完成后，保持熔体温度为780℃-830℃，向熔体中加入第二部分铝源，保证所述高强韧al-si系合金中的si的含量为8.5wt.％-12wt.％。
8、可选地，基于100wt.％的所述al-al3bc晶种合金，所述al3bc粒子的含量为0.3wt.％-20.0wt.％。
9、可选地，所述制备方法还包括：在反应完成后，保持熔体温度为780℃-830℃，向熔体中加入al-fe合金、al-cr合金、al-mn合金；调整熔体温度至720℃-780℃，添加纯镁、纯锌、al-re合金和al-sr合金并保温15min-30min。
10、可选地，所述制备方法还包括：在添加纯镁、纯锌、al-re合金和al-sr合金并保温15min-30min之后，在730℃-760℃的温度下，对熔体进行精炼处理10min-30min，然后浇注得到合金材料或铸件。
11、可选地，对浇注得到的合金材料或铸件在400℃-500℃进行淬火，并在155℃-175℃时效1h-10h，或者对浇注得到的合金材料或铸件在510℃-530℃固溶处理3h-8h并淬火，然后在155℃-175℃时效1h-10h。
12、根据本专利技术的高强韧al-si系合金包括原位生成的al-sic粒子和c-tib2粒子，可以细化晶粒尺寸和改善晶粒形貌，提高合金熔体的流动性能、成型性能和铸件的表面质量与一致性，提高致密度，减少缩松、缩孔等缺陷，另外，还能够与共晶si有效协同搭建强化构型，并能调控和促进热处理过程中时效相的高效析出，从而提升材料的一体压铸成型性和强韧性。
13、根据本专利技术，由于sic粒子中掺杂有al，一方面可提高sic粒子的质量分数，另一方面可进一步减小sic粒子的尺寸，进而有助于提高sic粒子的强化增韧效果。
14、根据本专利技术，通过利用al3bc晶种在al-si-ti熔体中的不稳定性来原位生成al-sic粒子和c-tib2粒子，原料成本低、工艺简单、绿色环保，产业化潜力高，由此制备得到的高强韧al-si系合金具有较高的强韧性。
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1.一种高强韧Al-Si系合金，其特征在于，所述高强韧Al-Si系合金包括Al基体、Si、Al-SiC粒子和C-TiB2粒子，基于100wt.％的所述高强韧Al-Si系合金，Si的含量为8.5wt.％-12wt.％，所述Al-SiC粒子为Al掺杂型SiC粒子，具有SiC的晶体结构且掺杂有微量Al元素，所述C-TiB2粒子为C掺杂型TiB2粒子，具有TiB2的晶体结构且掺杂有微量C元素。
2.根据权利要求1所述的高强韧Al-Si系合金，其特征在于，基于100wt.％的所述Al-SiC粒子，Al掺杂量大于等于0.05wt.％且小于等于8wt.％，基于100wt.％的所述C-TiB2粒子，C掺杂量大于等于0.02wt.％且小于等于1.8wt.％。
3.根据权利要求1所述的高强韧Al-Si系合金，其特征在于，基于100wt.％的所述高强韧Al-Si系合金，所述Al-SiC粒子的含量为0.03wt.％-2wt.％，所述C-TiB2粒子的含量为0.028wt.％-1.7wt.％。
4.根据权利要求1所述的高强韧Al-Si系合金，其特征在于，基于100wt.
5.根据权利要求1至4中任一项所述的高强韧Al-Si系合金，其特征在于，所述高强韧Al-Si系合金还包括Ti、Mg、Zn、RE、Sr、Fe、Cr和Mn中的至少一种，
6.一种高强韧Al-Si系合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的高强韧Al-Si系合金的制备方法，其特征在于，基于100wt.％的所述Al-Al3BC晶种合金，所述Al3BC粒子的含量为0.3wt.％-20.0wt.％。
8.根据权利要求6所述的高强韧Al-Si系合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
9.根据权利要求8所述的高强韧Al-Si系合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
10.根据权利要求9所述的高强韧Al-Si系合金的制备方法，其特征在于，对浇注得到的合金材料或铸件在400℃-500℃进行淬火，并在155℃-175℃时效1h-10h，或者
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧al-si系合金，其特征在于，所述高强韧al-si系合金包括al基体、si、al-sic粒子和c-tib2粒子，基于100wt.％的所述高强韧al-si系合金，si的含量为8.5wt.％-12wt.％，所述al-sic粒子为al掺杂型sic粒子，具有sic的晶体结构且掺杂有微量al元素，所述c-tib2粒子为c掺杂型tib2粒子，具有tib2的晶体结构且掺杂有微量c元素。
2.根据权利要求1所述的高强韧al-si系合金，其特征在于，基于100wt.％的所述al-sic粒子，al掺杂量大于等于0.05wt.％且小于等于8wt.％，基于100wt.％的所述c-tib2粒子，c掺杂量大于等于0.02wt.％且小于等于1.8wt.％。
3.根据权利要求1所述的高强韧al-si系合金，其特征在于，基于100wt.％的所述高强韧al-si系合金，所述al-sic粒子的含量为0.03wt.％-2wt.％，所述c-tib2粒子的含量为0.028wt.％-1.7wt.％。
4.根据权利要求1所述的高强韧al-si系合金，其特征在于，基于10...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘相法，张海泉，程汉明，韩梦霞，刘桂亮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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