一种半固态压铸高强韧铝合金的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强韧铝合金的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：1S配料及熔炼，2S半固态浆料制备，3S压铸成型，4S组合热处理，该高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，该高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 6.5～9.5％，Mg 0.25～0.65％，Cu 0.15～0.25％，Ti 0.06～0.09％，V 0.1～0.15％，Sb 0.05～0.1％，Yb 0.05～0.1％，Fe≤0.2％，其余为Al和其它杂质元素。本发明专利技术提供的高强韧铝合金具有强度高、塑性好和优良的半固态压铸工艺性能。

Semi solid die casting high strength and toughness aluminum alloy and preparation method thereof

The present invention provides a high strength and tough aluminum alloy. The high strength and toughness aluminum alloy is made of semi solid die casting technology. The high strength and tough aluminum alloy consists of the following mass percentage components: Si 6.5 ~ 9.5%, Mg 0.25 ~ 0.65%, Cu 0.15 ~ 0.25%, Ti 0.06 ~ 0.09%, V 0.1 ~ 0.15%, Sb 0.05 ~ 0.1%, Yb 0.05 ~ 0. 1%, Fe is less than 0.2%, and the rest are Al and other impurity elements. The high strength and toughness aluminum alloy provided by the invention has the advantages of high strength, good plasticity and excellent semi solid die casting technology. The invention also provides a preparation method of the high strength and toughness aluminum alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种半固态压铸高强韧铝合金及其制备方法
本专利技术涉及铝合金及其加工
，尤其涉及一种半固态压铸用高强韧铝合金及其制备方法。
技术介绍
半固态压铸成型技术是指在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态，从而制成半固态金属液，然后将其压铸成坯料或铸件。在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到0.2左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达0.5-0.6时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形。半固态压铸的凝固收缩率小，可以避免缩孔、疏松、粘模等缺陷，可以制备得到壁厚更薄、组织更致密、力学性能更高的各类零部件。铝合金是工业中应用最广泛的金属结构材料，随着社会经济的发展，高强度、高韧性、高致密度的铝合金零部件在汽车、电子电器、高端装备等领域的需求急剧增加。铝合金的半固态加工技术已经取得了一定的进展，但是仍然存在一定的问题。例如，缺乏对半固态压铸技术专用铝合金的研究和开发。目前，半固态压铸用铝合金主要是ZL101、A356、ADC10、ADC12等牌号的Al-Si系铸造铝合金，这些牌号的铸造铝合金虽然具有很好的铸造流动性和机械加工性能，但用于半固态压铸时，还普遍存在α-Al固相晶粒球形度低，半固态合金浆料流动性不足，难以满足半固态压铸的工艺要求。例如，铝合金的半固态加工工艺过程简单不科学，导致铝合金的强度较低、塑性较差，难以满足汽车、电子电器、高端装备等领域对高强度、高韧性、高致密度半固态压铸铝合金零部件的需求。因此，现有半固态压铸用铝合金及其制备方法仍有待改进和发展。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上面描述的问题。本专利技术的目的是提供一种高强韧铝合金及其制备方法。本专利技术提供一种高强韧铝合金，所述高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，所述高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si6.5～9.5％，Mg0.25～0.65％，Cu0.15～0.25％，Ti0.06～0.09％，V0.1～0.15％，Sb0.05～0.1％，Yb0.05～0.1％，Fe≤0.2％，其余为Al和其它杂质元素。其中，所述高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，所述高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si7.0～9.0％，Mg0.30～0.60％，Cu0.18～0.23％，Ti0.07～0.08％，V0.11～0.14％，Sb0.06～0.09％，Yb0.06～0.09％，Fe≤0.18％，其余为Al和其它杂质元素。其中，所述高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，所述高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si8％，Mg0.5％，Cu0.2％，Ti0.075％，V0.12％，Sb0.08％，Yb0.08％，Fe≤0.15％，其余为Al和其它杂质元素。其中，其它杂质元素单个含量<0.05％，其它杂质元素总含量<0.15％。本专利技术还提供一种高强韧铝合金制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1S配料及熔炼：按组分配取原料硅源、镁源、铜源、铝源、钛源、钒源、锑源、镱源，将配取的原料加热熔炼，得铝合金液，其中熔炼温度为700～750℃；2S半固态浆料制备：将步骤1S所得的铝合金液采用搅拌振动方法制备成温度为580～610℃的铝合金半固态浆料；3S压铸成型：将步骤2S所得的铝合金半固态浆料压铸成型，得半固态压铸铝合金，其中，压铸温度为300～350℃、压射速度为1.5～2.5m/s、压射比压为30～50MPa、增压压力为60～80MPa，保压时间为8～12s；4S组合热处理：将步骤3S所得的半固态压铸铝合金在545～550℃温度下固溶处理6～8h，水淬后，在200～205℃温度下时效处理3～5h，随炉冷却后得高强韧铝合金。其中，制备方法括还包括以下步骤：或2S半固态浆料制备：将步骤1S所得的铝合金液进行精炼除气除渣后，采用搅拌振动方法制备成温度为580～610℃的铝合金半固态浆料。其中，所述硅源为99.9％的速溶硅，所述镁源为99.95％的镁锭，所述铜源为99.99％的电解铜，所述铝源为99.7％的铝锭，所述钛源为Al-10Ti合金，所述钒源为Al-5V合金，所述锑源为Al-10Sb合金，所述镱源为Al-5Yb合金。其中，在步骤2S中，所述搅拌振动方法包括机械搅拌、电磁搅拌或超声振动方法，其中，所述机械搅拌方法的搅拌速度为150～250转/分钟，搅拌时间为5～10s；所述电磁搅拌方法的搅拌频率为40～50赫兹，搅拌时间为10～15s；所述超声振动方法的振动频率为20～30赫兹，振动时间为5～10s。其中，在步骤3S中，压铸温度为310～340℃、压射速度为1.7～2.2m/s、压射比压为35～45MPa、增压压力为65～75MPa，保压时间为9～10s。其中，在步骤4S中，将步骤3S所得的半固态压铸铝合金在546～548℃温度下固溶处理6.5～7.5h，水淬后，在202～204℃温度下时效处理3.5～4.5h。本专利技术的高强韧铝合金由Si、Mg、Cu等元素组成，本专利技术在优化Si、Mg、Cu主合金元素的基础上，添加Ti元素细化α-Al晶粒，添加V元素细化变质富铁相、添加Sb元素细化变质共晶Si相、添加Yb元素促进α-Al晶粒球化，并且控制这些元素以及杂质元素的含量，使其相互配合，最终使的该铝合金具有强度高、塑性好和优良的半固态压铸工艺性能。根据本专利技术提供的高强韧铝合金，主要的创新点是：第一，引入Ti元素，Ti元素能细化α-Al晶粒，改善铝合金的组织成分均匀性，提高半固态压铸过程中铝合金的流动性、强度和塑性；第二，引入V元素，V元素能够使富Fe相从粗大的针状细化变质为细小均匀的颗粒状，消除富Fe相对铝合金强度和塑性的影响，显著提高半固态压铸过程中铝合金的强度和塑性；第三，引入Sb元素，Sb元素对共晶Si相具有良好的细化变质作用，可使铝合金中共晶Si的形态从细长的针状转变为细小均匀的颗粒状，显著提高半固态压铸过程中铝合金的强度和塑性；第四，引入Yb元素，元素Yb是一种表面活性元素，可显著促进本专利技术半固态压铸铝合金α-Al晶粒的球化过程，显著提高半固态压铸铝合金流动性；第五，科学调控高强韧铝合金中的Si、Mg、Cu、Ti、V、Sb、Yb等元素的含量，保证铝合金的最优的性能。通过Si、Mg、Cu、Ti、V、Sb、Yb等元素的相互配合，制备得到具有强度高、塑性好以及具有优良的半固态压铸工艺性能的高强韧铝合金。具体地，上述高强韧铝合金的制备组分包括Si、Mg、Cu、Ti、V、Sb、Yb以及杂质元素等。该高强韧铝合金的制备组分中，各组分的作用及含量说明如下：Si元素在铝合金中能与Al形成Al+Si共晶液相，提高铝合金的压铸流动性，同时还能提高铝合金的强度和机械加工性能。Si含量越高，共晶液相越多，铝合金的压铸流动性越好，但压铸铝合金的塑性会下降。Si含量低于6.5％时，铝合金的流动性满足不了半固态压铸的工艺要求，而Si含量超过9.5％时，铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强韧铝合金，其特征在于：所述高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，所述高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 6.5～9.5％，Mg 0.25～0.65％，Cu 0.15～0.25％，Ti 0.06～0.09％，V 0.1～0.15％，Sb 0.05～0.1％，Yb 0.05～0.1％，Fe≤0.2％，其余为Al和其它杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种高强韧铝合金，其特征在于：所述高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，所述高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si6.5～9.5％，Mg0.25～0.65％，Cu0.15～0.25％，Ti0.06～0.09％，V0.1～0.15％，Sb0.05～0.1％，Yb0.05～0.1％，Fe≤0.2％，其余为Al和其它杂质元素。2.如权利要求1所述的高强韧铝合金，其特征在于：所述高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，所述高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si7.0～9.0％，Mg0.30～0.60％，Cu0.18～0.23％，Ti0.07～0.08％，V0.11～0.14％，Sb0.06～0.09％，Yb0.06～0.09％，Fe≤0.18％，其余为Al和其它杂质元素。3.如权利要求1所述的高强韧铝合金，其特征在于：所述高强韧铝合金采用半固态压铸技术制得，所述高强韧铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si8％，Mg0.5％，Cu0.2％，Ti0.075％，V0.12％，Sb0.08％，Yb0.08％，Fe≤0.15％，其余为Al和其它杂质元素。4.如权利要求1所述的高强韧铝合金，其特征在于：其它杂质元素单个含量<0.05％，其它杂质元素总含量<0.15％。5.一种如权利要求1所述的高强韧铝合金制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：1S配料及熔炼：按组分配取原料硅源、镁源、铜源、铝源、钛源、钒源、锑源、镱源，将配取的原料加热熔炼，得铝合金液，其中熔炼温度为700～750℃；2S半固态浆料制备：将步骤1S所得的铝合金液采用搅拌振动方法制备成温度为580～610℃的铝合金半固态浆料；3S压铸成型：将步骤2S所得的铝合金半固态浆料压铸成型，得半固态压铸铝合金，其中，压铸温度为300～350℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：任怀德，张莹，李谷南，王继成，王顺成，
申请(专利权)人：珠海市润星泰电器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44