一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及铝合金制备技术，具体为一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法，解决了现有铝合金材料存在易腐蚀变形影响使用寿命的问题。一种高强度高硬度铸造铝合金，是由如下质量百分比的原料组成：锌 8.0‑15.0wt.%，硅 4.0‑10.0wt.%，铜 1.5‑4.5wt.%，铁 0.5‑2.0 wt.%，锰 0.03‑0.5wt.%，镁 0.03‑0.5wt.%，镍 0.01‑0.1wt.%，钛 0.01‑0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。本发明专利技术有效地杜绝了腐蚀变形现象的发生，延长了使用寿命缩短，可用于航空航天、电子通讯、汽车及兵器等领域中的高强度高硬度结构件以及外装零件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝合金制备技术，具体为一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法。
技术介绍
铝作为仅次于铁的实用性金属材料，在工业中获得了越来越广泛的应用，特别是用作结构材料时由于具有密度小、比强度和比刚度较高、耐蚀性好及导电导热性优良、回收容易、低温性能好等特点，广泛应用于交通运输、航空航天、电子电器、汽车制造等
然而，现有铝合金材料也存在不足之处，如制造工艺复杂，成本高、产品耐磨性差、强度较低，长期在恶劣环境下使用易发生腐蚀变形，使用寿命缩短。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有铝合金材料存在易腐蚀变形影响使用寿命的问题，提供了一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种高强度高硬度铸造铝合金，是由如下质量百分比的原料组成：锌 8.0-15.0wt.%，硅 4.0-10.0wt.%，铜 1.5-4.5wt.%，铁 0.5-2.0 wt.%，锰 0.03-0.5wt.%，镁 0.03-0.5wt.%，镍 0.01-0.1wt.%，钛 0.01-0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。锌的化学性质活泼，在常温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化，铝锌合金系平衡相图富铝部分275℃时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125℃时其溶解度则下降到5.6%，在铝中同时加入锌和镁，形成强化相MgZn2，对合金产生明显的强化作用；MgZn2含量从0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度，镁的含量超过形成MgZn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀开裂抗力最大；如在铝-锌-锰基础上加入铜元素，形成铝-锌-锰-铜系合金，其强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。铝合金中加入硅可提高合金的铸造性能和抗蚀性，若镁和硅同时加入铝中形成的强化相为MgSi，加入铜后可大幅度提高合金的强度。铁在铝硅合金中的存在形态常见的有α-AlFeSi和β-AlFeSi，汉字状的α-AlFeSi相可提高铝硅系合金的强度、硬度，对韧性降低很少；当Fe＞0.5%时，片状β-AlFeSi相可提高合金的强度并稍降低其延伸率。此外，对压铸铝合金来说，一定量的Fe含量可防止粘膜，也可以增加合金的流动性。一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法，采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、非金属硅、金属铜、铝锰中间合金或金属锰、锰铝中间合金或金属镁锭、金属铁、金属镍、金属钛作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为 650-680℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从650-680℃逐渐加热到750-770℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、铜、锰、铁、镁以及硅、镍、钛，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在750-770℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在750-770℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后再静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。本专利技术具有如下有益效果：铝合金材料浇铸拉伸棒材的抗拉强度可达到310Mpa，屈服强度可达到225Mpa，延伸率可达到8%，布氏硬度可达到110HB，有效地杜绝了腐蚀变形现象的发生，延长了使用寿命缩短，而且加工工艺合理可靠，可用于航空航天、电子通讯、汽车及兵器等领域中的高强度高硬度结构件以及外装零件。具体实施方式实施例1一种高强度高硬度铸造铝合金，其特征在于：是由如下质量百分比的原料组成：锌 11wt.%，硅 7wt.%，铜 3wt.%，铁 0.8 wt.%，锰 0.35wt.%，镁 0.25wt.%，镍 0.85wt.%，钛 0.43wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。2、根据权利要求1所述的一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、非金属硅、金属铜、铝锰中间合金或金属锰、锰铝中间合金或金属镁锭、金属铁、金属镍、金属钛作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为 650℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从650℃逐渐加热到750℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、铜、锰、铁、镁以及硅、镍、钛，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在750℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在750℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后再静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。成品的抗拉强度为310Mpa，屈服强度为225Mpa，延伸率为8%，硬度为110HB。实施例2一种高强度高硬度铸造铝合金，其特征在于：是由如下质量百分比的原料组成：锌 8.5wt.%，硅 9.5wt.%，铜 3.8wt.%，铁 1.2 wt.%，锰 0.45wt.%，镁 0.35wt.%，镍 0.28wt.%，钛 0.81wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。2、根据权利要求1所述的一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、非金属硅、金属铜、铝锰中间合金或金属锰、锰铝中间合金或金属镁锭、金属铁、金属镍、金属钛作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为 660℃，直至完全熔化制成铝熔体；c、将铝熔体从660℃逐渐加热到760℃，在加热过程中逐渐加入所需的锌、铜、锰、铁、镁以及硅、镍、钛，获得铝合金熔体；d、将铝合金熔体控制在760℃的温度下搅拌10min，在搅拌过程中加入铝合金专用精炼剂进行精炼与除气，精炼完毕，清除液面上的熔剂和浮渣，静置约30min；e、加入铝合金专用精炼剂在760℃的温度下进行二次精炼，均匀搅拌20min，清除液面上的浮渣，然后再静置约30min，经过在线过滤及除气后进行浇铸，即得成品。成品的抗拉强度为298 Mpa，屈服强度为213Mpa，延伸率为8%，硬度为108HB。实施例3一种高强度高硬度铸造铝合金，其特征在于：是由如下质量百分比的原料组成：锌 13wt.%，硅 5.5wt.%，铜 2.5wt.%，铁 0.7 wt.%，锰 0.25wt.%，镁 0.45wt.%，镍 0.08wt.%，钛 0.15wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。2、根据权利要求1所述的一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、非金属硅、金属铜、铝锰中间合金或金属锰、锰铝中间合金或金属镁锭、金属铁、金属镍、金属钛作为铝合金中各元素的原料，按上述质量百分比称取相应的原料；b、将金属铝锭放进熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高硬度铸造铝合金，其特征在于：是由如下质量百分比的原料组成：锌 8.0‑15.0wt.%，硅 4.0‑10.0wt.%，铜 1.5‑4.5wt.%，铁 0.5‑2.0 wt.%，锰 0.03‑0.5wt.%，镁 0.03‑0.5wt.%，镍 0.01‑0.1wt.%，钛 0.01‑0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高硬度铸造铝合金，其特征在于：是由如下质量百分比的原料组成：锌 8.0-15.0wt.%，硅 4.0-10.0wt.%，铜 1.5-4.5wt.%，铁 0.5-2.0 wt.%，锰 0.03-0.5wt.%，镁 0.03-0.5wt.%，镍 0.01-0.1wt.%，钛 0.01-0.1wt.%，余量为铝及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的一种高强度高硬度铸造铝合金及其制备方法，其特征在于：采用如下步骤：a、以金属铝锭、铝锌中间合金或金属锌锭、非金属硅、金属铜、铝锰中间合金或金属锰、锰铝中间合金或金属镁锭、金属铁、金属镍、金属钛作为铝合金中各元素的原料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫国庆，马晓虎，林毛古，张志文，任彦杰，柴海俊，
申请(专利权)人：闻喜县瑞格镁业有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14