一种高力学性能压铸铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公布了一种高力学性能压铸铝合金及其制备方法，在现有压铸铝合金基础上，加入了稀土元素La和Ce，La是稀土元素中最硬和最致密的金属，Ce有助于提高强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性，同时La和Ce是表面活性元素，可使铝熔体与粒子之间的湿润角增大，从而改善铺展性，有效避免粒子的聚集和沉淀现象；本发明专利技术采用纳米铝粉替代纯铝锭，制备的压铸铝合金强度高、热膨胀系数小、热稳定性好，本发明专利技术调整了合金元素的比例，优化了压铸铝合金的制备方法，进行有效的合金设计，提高了压铸铝合金的综合力学性能，拓宽了压铸铝合金的应用领域。

Die casting aluminum alloy with high mechanical property and preparation method thereof

The invention discloses a high mechanical properties of die casting Aluminum Alloy and its preparation method, based on the existing die casting Aluminum Alloy, adding rare earth elements La and Ce, La is a rare earth element in the most dense and hard metal, Ce helps to improve the strength, toughness, corrosion resistance and oxidation resistance, and La and Ce is a surface active element, can make the aluminum melt and the particle wetting angle increases, thereby improving spreadability, effectively avoid the aggregation of particles and precipitate; using nano aluminum instead of pure aluminum ingot casting of the invention, Aluminum Alloy prepared high strength, thermal expansion coefficient, good thermal stability, the invention adjusts the percentage of alloying elements, preparation method of die casting Aluminum Alloy optimized alloy design effectively, improve the comprehensive mechanical properties of die casting Aluminum Alloy, broaden the application field of die casting Aluminum Alloy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料领域，特指一种高力学性能压铸铝合金及其制备方法。
技术介绍
当前铝合金压铸技术不断发展，越来越多的受力零件采用了铝合金压铸生产，因此大多数需方都对铝合金压铸件提出了抗拉强度等力学性能的要求。目前工业上应用的压铸铝合金主要有以下几大系列：Al‐Si、Al‐Mg、Al‐Si‐Cu、Al—Si‐Mg等，压铸铝合金具有较高的比强度、抗蚀性能和良好的铸造性能、加工性能和可再生性、以及优良的导电导热性能，广泛应用于汽车、航空航天和电器工业等领域。随着汽车等工业的发展，铝合金压铸件的产量每年以将近13％的速率增长，其产量占所有压铸件产量的75％以上，且铝合金压铸件朝着高强度、高质量的方向发展。目前，压铸铝合金应用广泛，但对于车体等对力学性能要求高的压铸件，仅靠现有压铸铝合金难以满足需求。
技术实现思路
为解决上述难题，本专利技术提出一种高力学性能压铸铝合金及其制备方法，所制得的压铸铝合金具有高延展性、高强度，抗腐蚀性能优异的特点。本专利技术压铸铝合金的组成及各组成的重量百分比为：Si4.5‐8.5wt％，Mg1.1‐1.8wt％，Cu2.5‐3.6wt％，Ti0.1‐0.2wt％，Fe0.2-0.8wt％，La0.01-0.03wt％Ce0.02‐0.04wt％，Al余量。所述压铸铝合金的制备方法如下：(1)准备原材料：纳米铝粉、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al-Ti合金和混合稀土；(2)预处理：将原材料进行干燥处理，干燥温度为90‐130℃，干燥时间为0.5‐4h，同时预热石墨坩埚，温度为450‐500℃；(3)粗炼：先将Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Ti合金加入石墨坩埚中，升温至650℃，不断搅拌直至合金全部熔化为熔体，保温8min‐12min，升温至900℃，在石墨钳锅底部加入纳米铝粉、La和Ce，不断搅拌直至熔化，静置1‐2h，得到粗炼铝合金熔体；(4)精炼：将粗炼铝合金熔体通过精炼剂进行精炼，得到精炼铝合金熔体；(6)压铸：将模具进行预热，预热温度为220℃，将精炼铝合金熔体降温，当精炼铝合金熔体温度降至620～650℃时，将精炼铝合金压铸到模具的型腔中，充填速度为0.5‐1m/s，压力为80‐95MPa，压铸结束后保压，保压时间为2‐5s，开模取出压铸铝合金，压铸铝合金的组成及重量百分比为：Si为4.5‐8.5wt％，Mg为1.1‐1.8wt％，Cu为2.5‐3.6wt％，Ti为0.1‐0.2wt％，Fe为0.2-0.8wt％，La为0.01-0.03wt％，Ce为0.02‐0.04wt％，Al余量。所述纳米铝粉的粒径为50‐100nm。所述石墨钳锅在真空下使用。所述精炼剂为稀有气体He、Ar和Ne中的一种或几种。所述混合稀土为La和Ce。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.本专利技术在现有压铸铝合金基础上，加入了稀土元素La和Ce，Ce有助于提高强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性，同时La和Ce是表面活性元素，可使铝熔体与粒子之间的湿润角增大，从而改善铺展性，有效避免粒子的聚集和沉淀现象；2.本专利技术采用纳米铝粉替代纯铝锭，制备的压铸铝合金具有强度高、热膨胀系数小、热稳定性好的特点；3.本专利技术调整了合金元素的比例，进行有效的合金设计，提高了压铸铝合金的综合力学性能，拓宽了压铸铝合金的应用领域。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的补充和说明。实施例1(1)准备原材料：粒径50‐100nm的纳米铝粉、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al-Ti合金、La和Ce；(2)预处理：将原材料进行干燥处理，干燥温度为90℃，干燥时间为4h，同时在真空条件下预热石墨坩埚，温度为500℃；(3)粗炼：先将Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Ti合金加入石墨坩埚中，升温至650℃，不断搅拌直至合金全部熔化为熔体，保温8min‐12min，升温至900℃，在石墨钳锅底部加入纳米铝粉、La和Ce，不断搅拌直至熔化，静置1‐2h，得到粗炼铝合金熔体；(4)精炼：先将He预热，预热温度为150℃，当石墨钳锅温度为750℃时，将He吹入粗炼铝合金熔体内进行精炼，精炼时间为40min，精炼之后静置20min,得到精炼铝合金熔体；(5)压铸：将模具进行预热，预热温度为220℃，将精炼铝合金熔体降温，当精炼铝合金熔体温度降至620℃时，将精炼铝合金压铸到模具的型腔中，充填速度为1m/s，压力为95MPa，压铸结束后保压，保压时间为2s，开模取出压铸铝合金A1，压铸铝合金A1的成分及重量百分比为：Si为5wt％，Mg为1.3wt％，Cu为2.6wt％，Ti为0.1wt％，Fe为0.2wt％，La为0.01wt％，Ce为0.02wt％，Al余量。实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤(5)中：制得压铸铝合金A2，压铸铝合金A2的成分及重量百分比为：Si为8.5wt％，Mg为11.8wt％，Cu为3.6wt％，Ti为0.2wt％，Fe为0.8wt％，La为0.03wt％，Ce为0.04wt％，Al余量。实施例3与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤(5)中：制得压铸铝合金A3，压铸铝合金A3的成分及重量百分比为：Mg为1.2wt％，Cu为2.5wt％，Ti为0.1wt％，Fe为0.2wt％，Ce为0.03wt％，Al余量。实施例4与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤(5)中：干燥温度为120℃，干燥时间为3h；制得压铸铝合金A4，压铸铝合金A4的成分及重量百分比为：Si为6wt％，Mg为1.1wt％，Cu为2.5wt％，Ti为0.2wt％，Fe为0.3wt％，La为0.03wt％，Al余量。实施例5与实施例1基本相同，其不同之处在于，步骤(5)中，制得压铸铝合金A5，压铸铝合金A5的成分及重量百分比为：Si为7wt％，Mg为1.2wt％，Cu为3wt％，Fe为0.8wt％，La为0.03wt％，Ce为0.03wt％，Al余量。实施例6(1)准备原材料：粒径50‐100nm的纳米铝粉、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al-Ti合金、La和Ce；(2)预处理：将原材料进行干燥处理，干燥温度为90℃，干燥时间为4h，同时在真空条件下预热石墨坩埚，温度为500℃；(3)粗炼：先将Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Ti合金加入石墨坩埚中，升温至650℃，不断搅拌直至合金全部熔化为熔体，保温8min‐12min，升温至900℃，在石墨钳锅底部加入纳米铝粉、La和Ce，不断搅拌直至熔化，静置1‐2h，得到粗炼铝合金熔体；(4)精炼：配制精炼剂：氯化钠、氯化钾、六氟铝酸钠、硝酸钠、碳酸钠、碳酸镧、氧化镧、硫酸铈铵、氟化铈，以重量分数计，称取氯化钠10份、氯化钾10份、六氟铝酸钠20份、硝酸钠10份、碳酸钠10份、碳酸镧2份、氧化镧2份、硫酸铈铵2份、氟化铈2份，将称取的氯化钠、氯化钾、六氟铝酸钠、硝酸钠、碳酸钠分别置于干燥箱中，干燥温度80℃，干燥时间4h，将称取的碳酸镧2份、氧化镧2份、硫酸铈铵2份、氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高力学性能压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的组成及各组成的重量百分比为：

【技术特征摘要】
1.一种高力学性能压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的组成及各组成的重量百分比为：2.一种高力学性能压铸铝合金的制备方法，其特征在于，所述压铸铝合金的制备方法如下：(1)准备原材料：纳米铝粉、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al-Ti合金和混合稀土；(2)预处理：将原材料进行干燥处理，干燥温度为90‐130℃，干燥时间为0.5‐4h，同时预热石墨坩埚，温度为450‐500℃；(3)粗炼：先将Al‐Fe合金、Cu‐Mg合金、Al‐Si合金、Al‐Cu合金、Al‐Ti合金加入石墨坩埚中，升温至650℃，不断搅拌直至合金全部熔化为熔体，保温8min‐12min，升温至900℃，在石墨钳锅底部加入纳米铝粉、La和Ce，不断搅拌直至熔化，静置1‐2h，得到粗炼铝合金熔体；(4)精炼：先将精炼剂预热，预热温度为150‐250℃，当石墨钳锅温度为650‐750℃时，将精炼剂吹入粗炼铝合金熔体内进行精炼，精炼时间为20‐40min，精炼之后静置20min，得到精炼铝合金熔体；(5)压...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷敏，殷来大，
申请(专利权)人：丹阳荣嘉精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32