本发明专利技术提供的一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法，其合金成分按质量分数计为Zn：5.3‑6.8％；Mg：3.2‑4.6％；Cu：2.5‑3.0％；Si：1.6‑2.2％；Ti：0.08‑0.15％；La/Ce：0.25‑0.6％；Mn：0.2‑0.3％；Cr：0.2‑0.3％，其余为Al以及不可避免的微量杂质元素。按照设计好的合金成分进行合金原料配比，然后对原料进行熔炼，熔炼工艺包括原料的预处理、熔炼、除气除杂精炼，利用低成本高效率的工艺方法制备得到高性能的零件。
A special die casting aluminum alloy for large complex automobile structural parts and its preparation method
The present invention provides a special die-casting aluminum alloy for a large complex automobile structure and its preparation method. The alloy composition is based on a mass fraction of Zn:5.3 6.8%, Mg:3.2 4.6%, Cu:2.5 3%, Si:1.6 2.2%, Ti:0.08 0.15%; La/Ce:0.25 0.6%; Mn:0.2 Cr:0.2 0.3%; Cr:0.2 0.3%, It is Al and the unavoidable trace impurity elements. The alloy ingredients are proportioning according to the designed alloy ingredients, and then the raw materials are smelted. The smelting process includes raw material pretreatment, smelting, degassing and removing impurity refining, and high performance parts are prepared by low cost and high efficiency process.
【技术实现步骤摘要】
一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法
本专利技术涉及金属材料及其制备
，具体地说，是一种适用于大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
铝合金以其较低的密度、较高的比强度、良好的耐蚀性能以及优良的成形性等诸多优势被广泛应用于航空航天工业、民用交通工具、核工业等领域。近年来，为实现汽车的轻量化目标，铝合金被越来越多地应用到汽车零部件中，高强铝合金在汽车结构件、大型压力容器等方面替代钢的趋势日渐明显。随着汽车工业对铝合金的需求持续增长，利用高效便利的工艺方法制备性能优异的铝合金零件受到普遍的关注。例如汽车中许多薄壳类结构件，由于其结构复杂、壁厚较小等特性，多用钣金焊接、锻压等方法制备，以期得到强度较高的薄壁结构件。但是这些方法往往能耗大、工艺复杂，成本较高汽车用大型复杂结构件，往往壁厚较小。金属液在充型过程散热快，容易凝固，并且在壁厚很小的地方存在浇不足的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法，其利用低成本高效率的工艺方法制备得到高性能的零件，本专利技术以Al-Zn-Mg-Cu合金为对象，采用压铸成形技术制备薄壳类结构件。本专利技术的另一目的在于提供一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法，其通过设计一种压铸铝合金材料，并利用真空压铸成形工艺技术制备大型复杂汽车结构件，使制备得到的零件满足零件使用的性能要求。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的材料组分按质量百分数计为：5.3-6.8％的Zn、3.2-4.6％的Mg，2.5-3.0％的Cu、1.6-2.2％的Si、0.08-0.15％的Ti、0.25-0.6％的La/Ce、0.2-0.3％的Mn、0.2-0.3％的Cr，其余为Al以及不可避免的微量杂质元素。根据本专利技术的一实施例，所述大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的原材料分别为纯铝、纯锌、纯镁以及Al-20％Cu、Al-30％Si、Al-30％Ti、Al-20％Mn、Al-20％Cr中间合金和65％La-35％Ce混合稀土。一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的制备方法，其包括步骤：a.合金熔炼，将相应质量份的合金原料，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为760-780℃，原料熔炼完成后，调节熔体温度至730-750℃，对合金熔体进行除气除杂的精炼处理；b.压铸成形，将处理后的合金熔体进行低温浇注，浇入压射室内，并压铸成形得到制件。根据本专利技术的一实施例，所述步骤b包括步骤：b.1超声处理，将超声振动器的超声变幅杆伸入所述压射室的合金熔液中，直至合金熔液冷却至半固态区间，合金熔体在液相线下5℃～10℃，制得的半固态浆料固相率为5％～15％；b.2抽真空，启动压射冲头密封所述压射室，开启真空阀对所述压射室和所述型腔抽真空，保持预设真空度在50～100kPa；b.3压铸成形，通过三级压射工艺将所述压射室内的半固态浆料压入所述型腔中，压射压力为60-100MPa，慢压速度为0.5-0.8m/s，最大压射速度为5-8m/s。根据本专利技术的一实施例，所述步骤(a)包括步骤：S110合金熔炼，将合金原料在720～760℃熔化；S120通入氩气或氮气进行精炼、除气除渣，通气时间10～15min，扒渣、静置20min待用；S130将合金熔体浇入所述压射室内。根据本专利技术的一实施例，其中，在所述步骤(b.1)的超声处理中，所述振动头伸入合金浆料的液面以下10mm，冷却超声功率为1KW～3KW，超声处理0.5min～2min。根据本专利技术的一实施例，在所述步骤(b.2)的抽真空中，保持所述压射室和所述型腔的真空度在60～70kPa。根据本专利技术的一实施例，在所述步骤(b.3)的压铸成形中，最大压射速度控制于7～8m/s，压射压力为80～90MPa。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的材料组分按质量百分数计为：5.3-6.8％的Zn、3.2-4.6％的Mg，2.5-3.0％的Cu、1.6-2.2％的Si、0.08-0.15％的Ti、0.25-0.6％的La/Ce、0.2-0.3％的Mn、0.2-0.3％的Cr，其余为Al以及不可避免的微量杂质元素。其原材料分别为纯铝、纯锌、纯镁以及Al-20％Cu、Al-30％Si、Al-30％Ti、Al-20％Mn、Al-20％Cr中间合金和65％La-35％Ce混合稀土。本专利技术设计的压铸专用Al-Zn-Mn-Cu合金材料，对各元素含量进行合理的调控，使得合金中形成大量强化相(MgZn2相、Al2Cu相)的同时，又不至使合金脆性过大，Al-Zn-Mg-Cu系铝合金具有强度高、韧性好、加工性能及焊接性能优良等优点。通过控制合金中Zn、Mg、Cu等元素的比例，能够获得高性能的铝合金零件。在Al-Zn合金中加入Mg元素，能够在合金中形成MgZn2强化相强化合金；在Al-Zn-Mg合金中加入Cu元素，会在合金中形成Al2Cu相，提高合金性能。Ti与Al生成的TiAl3相可以作为Al晶粒的形核核心，因而能够有效细化铝合金晶粒。在合金中加入La/Ce混合稀土元素，不仅能够细化合金晶粒，而且能够提高合金的耐蚀性能，还可以解决因Cu元素等加入量过高而引起的耐蚀性降低的问题。在合金中加入少量的Cr元素，也能够减小Cu元素引起的耐蚀性降低倾向，同时改善合金韧性并降低应力腐蚀开裂敏感性；在合金中加入Mn元素，能够与杂质元素(如Fe元素)形成化合物以减小其不利影响，同时也能减低合金的热裂倾向。由于零件结构复杂，在充型过程中需要保证金属液有足够的流动性，因而在合金中加入Si元素以增加合金的流动性。若Si含量过高，会在合金中形成针状相，对合金性能不利；若Si含量过低，可能引起合金中裂纹的形成；同时，Si的加入也能引入强化相Mg2Si相。从而在合金中加入Si元素以提高合金的流动性，使其适于压铸成形；在合金中加入Ti作为细化剂细化晶粒；同时在合金中加入少量的La/Ce混合稀土元素，进一步细化Al晶粒，并提高合金的耐蚀性能。另外，在合金中加入适量的Mn、Cr等微量元素消除其他元素的不利影响。一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的制备方法，其包括步骤：a.合金熔炼，将相应质量份的合金原料，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为760-780℃，原料熔炼完成后，调节熔体温度至730-750℃，对合金熔体进行除气除杂的精炼处理；b.压铸成形，将处理后的合金熔体进行低温浇注，浇入压射室内，并压铸成形得到制件，其中，压射压力为60-100MPa，慢压速度为0.5-0.8m/s，最大压射速度为5-8m/s。其中，所述步骤b包括步骤：b.1超声处理，将超声振动器的超声变幅杆伸入所述压射室的合金熔液中，直至合金熔液冷却至半固态区间，合金熔体在液相线下5℃～10℃，制得的半固态浆料固相率为5％～15％，所述振动头伸入合金浆料的液面以下10mm，冷却超声功率为1KW～3KW，超声处理0.5min～2min；b.2抽真空，启动压射冲头密封所述压射室，开启真空阀对所述压射室和所述型腔抽本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金，其特征在于，其材料组分按质量百分数计为：5.3‑6.8％的Zn、3.2‑4.6％的Mg，2.5‑3.0％的Cu、1.6‑2.2％的Si、0.08‑0.15％的Ti、0.25‑0.6％的La/Ce、0.2‑0.3％的Mn、0.2‑0.3％的Cr，其余为Al以及不可避免的微量杂质元素。
【技术特征摘要】
1.一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金，其特征在于，其材料组分按质量百分数计为：5.3-6.8％的Zn、3.2-4.6％的Mg，2.5-3.0％的Cu、1.6-2.2％的Si、0.08-0.15％的Ti、0.25-0.6％的La/Ce、0.2-0.3％的Mn、0.2-0.3％的Cr，其余为Al以及不可避免的微量杂质元素。2.根据权利要求1所述的大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金，其特征在于，其原材料分别为纯铝、纯锌、纯镁以及Al-20％Cu、Al-30％Si、Al-30％Ti、Al-20％Mn、Al-20％Cr中间合金和65％La-35％Ce混合稀土。3.一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括步骤：a.合金熔炼，将相应质量份的合金原料，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为760-780℃，原料熔炼完成后，调节熔体温度至730-750℃，对合金熔体进行除气除杂的精炼处理；b.压铸成形，将处理后的合金熔体进行低温浇注，浇入压射室内，并压铸成形得到制件。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b包括步骤：b.1超声处理，将超声振动器的超声变幅杆伸入所述压射室的合金熔液中，直至合金熔液冷却至半固态区间，合金熔...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚杰，吕书林，王春涛，周雄，张继斌，吴树森，
申请(专利权)人：宁波合力模具科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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