【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金材料，具体涉及一种金属型重力铸造高强度铝合金及制备方法。
技术介绍
1、铝及铝合金具有轻量性、耐蚀性、易成形性、高比强度、高导电性和导热性、易回收性等诸多优良的特性，因此被广泛运用于建筑、汽车、飞机、船舶、国防工业等各个行业。目前某类产品要求常温抗拉强度≥400mpa，伸长率≥1％，采用高强度锻造铝合金，生产成本较高。为了节约成本准备采用金属型重力铸造工艺，急需开发一种金属型重力铸造高强度铝合金制备及其强化方法。
2、适用金属型重力铸造的铝合金主要有zl101a、zl114a、zl108、zl10等，以上材料zl101a抗拉强度≥295，伸长率≥3％；zl114抗拉强度≥310，伸长率≥3％，zl108抗拉强度≥255，伸长率≥0.5％；zl109抗拉强度≥195，伸长率≥0.5％。以上材料均无法满足高强度产品的使用
3、国内开发了zl205等高强度铸造铝合金，该类合金属于铝-铜-锰系，材料性能能够满足该类产品要求。但是zl205材料存在热裂倾向大，铸造流动性差等问题，无法适用金属型重力铸造工艺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种金属型重力铸造高强度铝合金及制备方法，以解决现有技术中zl205材料存在热裂倾向大，铸造流动性差等问题，无法适用金属型重力铸造工艺的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供的一种金属型重力铸造高强度铝合金，由以下重量百分比计的组分组成：s
4、本专利技术还提供一种金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、铝合金材料熔炼：先在工频炉炉底加入硅，然后倒入天然气连续熔化炉里熔化好的铝液，再加入铜、锰开启工频炉升温待铝液温度达到780℃±20℃时加入铝钒合金、铝钛合金、铝锆合金、铝磷合金，继续升温进行保温扩散熔炼，成分取样，待成分合格后，进行出水操作；
6、s2、铝液精炼：
7、s21、铝液除ca预处理：在770-790℃，除气机转速控制在480-520转/min，气体压力控制在0.5-0.6mpa，气流量控制在5-15l/min时，将一定量的除ca熔剂，旋转除气5分钟；
8、s22、铝液精炼处理：将pyroflux gr dr212精炼剂沿漩涡边缘倒入铝液漩涡内进行精炼处理，铝液精炼除气10分钟；
9、s23、铝液静置：铝液精炼完毕后静置10分钟，用密度当量仪检测铝液质量，密度当量di值≤0.6，方可清渣开包浇注；
10、s3、热处理：将铝合金活塞进行固溶和时效处理。
11、进一步的，所述s1中保温扩散熔炼具体条件为900-930℃，保温扩散时间为20-40分钟。
12、进一步的，所述s21中加除ca熔剂的方法：将除气机转子置于铝液容器的正中央旋转，待铝液起比较大的漩涡后，取定量的除ca熔剂沿漩涡边缘倒入铝液漩涡内。
13、进一步的，所述除ca熔剂的加入量如下所示：
14、 ca控制范围(％) fusal 1956除ca熔剂加入量 预处理后铝液中的ca含量(％) ca：<0.004 80g ≤0.001 ca：0.004～0.006 120g ≤0.001 ca：>0.006 160g ≤0.001
15、。
16、进一步的，所述s22中精炼温度770-790℃，精炼剂60-90g。
17、进一步的，所述s3中固溶处理：采用510℃×2小时，淬火水温60-90℃，入炉时间≤15秒；时效处理：采用180℃×5h，入炉温度≤50℃，升温时间≥45分钟。
18、本专利技术各工序关键点、亮点及相应机理：
19、1、合金成分选择：①选择cu:4.5-5.5％，mn:0.3-0.5％范围，主要是利用cu、mg、ni在该范围内强化及硬化效果好的特性，提升活塞机械强度性能。②选择si:5.0-7.0％，fe≤0.2％范围，可以确保铝合金材料的伸长率。③al-si合金中添加v、ti、zr等微量元素，v、ti、zr等微量元素具有细化铸态组织，抑制合金再结晶过程晶粒的长大可提高合金的抗拉强度和塑性等性能。④:含5.0-7.0％si的铝合金属于亚共晶成分，常规采用na变质或sr变质，但是na变质存在起效时间不到1小时，对坩埚腐蚀严重，sr变质容易产生气孔缺陷，而材料p变质，实现长效变质，在亚共晶成分中出现少量的初晶硅组织，使得铝合金性能稳定。
20、2、合金熔炼工艺：在该工序加入铝磷合金变质剂，高温900-930℃，时长20-40分钟保温扩散熔炼，合金均匀化效果好的同时主要是提高游离态p元素的含量，游离态p起到抑制硅相生长的作用，促进初晶硅细化。亚共晶铝硅采用p变质工艺，通过加入铝磷合金变质剂，加入温度900-930℃，时长20-40分钟保温扩散熔炼。
21、3、铝液精炼工艺：现场铝液除ca预处理及除ca熔剂加入量的控制：当熔体中ca含量增高时，易形成高熔点的alca化合物，降低铝合金的流动性及补缩性能，同时还可能形成不溶于铝基体的化合相(如al4ca)，从而影响铝合金热处理后的性能；多余的ca还可与al、si反应生成粗大板片状al2si2ca相；而且ca的存在还会导致al2o3氧化膜的破裂，增加铝液含氢量和铸件出现气孔、疏松的几率，影响产品的表面和内部质量。据研究表明，合金中ca含量越低，p的变质效果越显著，初晶硅平均尺寸越细小。根据铝液中的ca含量，加入相应的除ca熔剂，当ca≤0.001％、≥0.006％时，铝液变质效果最佳。
22、4、热处理时效工艺：固溶处理，采用510℃×2小时，淬火水温60-90℃，入炉时间≤15秒，时效处理，采用180℃×5h，提升al-si合金活塞的时效强化效果及硬度，提高铝合金毛坯综合机械性能。
23、基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：
24、采用本专利技术金属型重力铸造本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属型重力铸造高强度铝合金，其特征在于，由以下重量百分比计的组分组成：Si：5.0-7.0％，Cu：4.5-5.5％，Mn：0.3-0.5％，V：0.05-0.15％， Ti：0.10-0.20％，Zr ：0.05-0.15%，Fe≤0.2％，P ≥0.0040%，Al余量。
2.根据权利要求1所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，所述S1中保温扩散熔炼具体条件为900-930℃，保温扩散时间为20-40分钟。
4.根据权利要求2所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，所述S21中加除Ca熔剂的方法：将除气机转子置于铝液容器的正中央旋转，待铝液起比较大的漩涡后，取定量的除Ca熔剂沿漩涡边缘倒入铝液漩涡内。
5.根据权利要求4所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，所述除Ca熔剂的加入量与Ca%控制范围相关，Ca<0.004%时，除Ca熔剂80g；Ca：0.004%-0.006%时，
6.根据权利要求2所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，所述S22中精炼温度770-790℃，精炼剂60-90g。
7.根据权利要求2所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，所述S3中固溶处理：采用510℃×2小时，淬火水温60-90℃，入炉时间≤15秒；时效处理：采用180℃×5h，入炉温度≤50℃，升温时间 ≥45分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种金属型重力铸造高强度铝合金，其特征在于，由以下重量百分比计的组分组成：si：5.0-7.0％，cu：4.5-5.5％，mn：0.3-0.5％，v：0.05-0.15％， ti：0.10-0.20％，zr ：0.05-0.15%，fe≤0.2％，p ≥0.0040%，al余量。
2.根据权利要求1所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，所述s1中保温扩散熔炼具体条件为900-930℃，保温扩散时间为20-40分钟。
4.根据权利要求2所述的金属型重力铸造高强度铝合金的制备方法，其特征在于，所述s21中加除ca熔剂的方法：将除气机转子置于铝液容器的正中央旋转，待铝液起比较...
【专利技术属性】
技术研发人员：王长军，彭明诚，何光驰，曾凡伟，余小琴，杜丽，
申请(专利权)人：成都银河动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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