Al－Si－Fe系铝合金铸造材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供具有高刚性的特性，并且延伸率也优异的Al－Si－Fe系铝合金铸造材料及其制造方法。Al－Si－Fe系铝合金铸造材料具有以下组成，即，所述组成包含：Si：12.0质量％～25.0质量％、Fe：0.5质量％～4.0质量％、Cr：0.17质量％～5.0质量％，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并具有Si系结晶物围绕Al－Cr－Si系化合物的组织。

Al Si Fe system aluminum alloy casting material and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Al－Si－Fe系铝合金铸造材料及其制造方法
本专利技术涉及Al－Si－Fe系铝合金铸造材料及其制造方法。
技术介绍
已知有含有成为过共晶组成的硅(Si)的铝(Al)合金。在Al－Si系铝合金中，Si系化合物(初晶Si)结晶，得到高刚性、低线膨胀性及耐磨耗性(参照专利文献1)。还已知有通过在Al－Si系铝合金中进一步添加Fe，形成Al－Fe－Si系结晶物，使得高刚性和低线膨胀性也得到提高的Al－Si－Fe系铝合金(参照专利文献2)。在Al－Si－Fe系铝合金中，当Si或Fe的含量增加时，有可能引起Si系结晶物的粗大化或Al－Fe－Si系结晶物的针状化。因此，为了抑制Si系结晶物的粗大化及Al－Fe－Si系结晶物的针状化，对Al－Si－Fe系铝合金进行磷(P)、锰(Mn)的添加。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7－270209号公报专利文献2：日本特开平9－324235号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题近年来，在Al－Si－Fe系铝合金中要求更高的刚性和更低的线膨胀性。在Al－Si－Fe系铝合金中，为了得到更高的刚性和更低的线膨胀性，需要使更多的初晶Si及Al－Fe－Si系金属间化合物结晶。为了使这些结晶物大量结晶，需要增加Al－Si－Fe系铝合金中的Si及Fe的含量。但是，当增加Si时，即使增加P的添加量，也不能充分抑制Si系结晶物的粗大化。另一方面，当P的添加量增多时，熔融金属的流动性降低，铸造性变差。另外，为了抑制Al－Fe－Si系结晶物的针状化而增加Mn的添加量时，粗大的Mn系化合物结晶，成为延伸率降低的原因。因此，在本专利技术的实施方式中，其目的在于提供一种保持高的钢性或低线膨胀性的特性，并且延伸率也优异的Al－Si－Fe系铝合金铸造材料及其制造方法。用于解决技术问题的方案本专利技术的第一方式为一种Al－Si―Fe系铝合金铸造材料，其具有以下组成，所述组成包含：Si：12.0质量％～25.0质量％、Fe：0.48质量％～4.0质量％、Cr：0.17质量％～5.0质量％，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，包含Si系结晶物围绕Al－Cr－Si系化合物的组织。作为期望的方式，Cr的含量和Si的含量满足下述式(1)。Cr＞0.018×Si―0.2···(1)作为期望的方式，在组织中还包含Al－Fe―Si系结晶物，所述Al－Fe―Si系结晶物的面积率为5％以上，Al－Fe―Si系结晶物的最大径为30μm以下，所述Si系结晶物的面积率为12％以上，所述Si系结晶物的最大径为100μm以下。作为期望的方式，Al－Si－Fe系铝合金铸造材料还包含下述的任一种以上的元素：Cu：0.5质量％～8.0质量％、Ni：0.5质量％～6.0质量％、Mg：0.05质量％～1.5质量％、P：0.003质量％～0.02质量％、Mn：0.3质量％～1.0质量％、Ti：0.005质量％～1.0质量％、B：0.001质量％～0.01质量％、Zr：0.01质量％～1.0质量％、V：0.01质量％～1.0质量％。作为本专利技术的第二方式，提供一种Al－Si―Fe系铝合金铸造材料的制造方法，其对具有以下组成的铝合金以冷却速度500℃/s以上进行铸造，所述组成包含：Si：12.0质量％～25.0质量％、Fe：0.5质量％～4.0质量％、Cr：0.17质量％～5.0质量％，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。作为期望的方式，在Al－Si―Fe系铝合金铸造材料的制造方法中，产生与液相线温度相比30℃以上过冷却状态，进行凝固。专利技术效果根据本专利技术的方式，能够提供保持较高的刚性或低线膨胀性的特性，并且延伸率也优异的Al－Si－Fe系铝合金铸造材料及其制造方法。附图说明图1A是用于说明Al－Si系铝合金铸造材料中Si含量和Si的面积率的关系的说明图。图1B是用于说明Al－Si系铝合金铸造材料中Si面积率和Si的线膨胀系数的关系的说明图。图2是说明作为本实施方式的Al－Si－Fe系铝合金铸造材料的实施例7中的合金组织的照片的说明图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术并不限定于此。以下说明的实施方式的构成要素能够适当组合。另外，有时不使用一部分的构成要素。另外，在以下说明的实施方式中的构成要素中包含本领域技术人员能够容易设想的构成要素、实质上相同的构成要素、所谓均等的范围的构成要素。本申请的专利技术人经过了反复深入研究，结果发现，在铸造时使含有Cr的Al－Si－Fe系铝合金骤冷而使其凝固时，Al－Cr－Si系化合物比Si系结晶物先结晶，成为Si系结晶物的结晶核，从而起到抑制粗大化的作用。此外还发现，该作用对于Si的含量超过16％的高Si的铝合金也发挥作用。此外还发现，通过进行骤冷，在凝固时产生过冷却，Si系化合物和Al－Fe－Si系化合物几乎同时结晶，其结果使得Al－Fe－Si系化合物难以针状化。因此，本实施方式的铝合金铸造材料，通过在铸造时以冷却速度500℃/s以上冷却而使其凝固，从而具有Si系结晶物与Al－Cr－Si系化合物相接的组织。以下，对本实施方式的铝合金铸造材料进行详细地说明。(合金组成)本实施方式的Al－Si－Fe系铝合金具有以下组成，所述组成包含：12.0质量％以上且25.0质量％以下的Si、0.48质量％以上且4.0质量％以下的Fe、0.17质量％以上且5.0质量％以下的Cr，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。在本实施方式的Al－Si－Fe系铝合金中，Si具有提高铸造性的作用，并且作为Si系化合物结晶而具有提高刚性及耐磨耗性的作用，还具有降低线膨胀性的作用。在Si的含量比12.0质量％少的情况下，不能得到充分的Si系化合物的结晶，不能充分地呈现提高刚性及耐磨耗性的作用。反之，当Si的含量超过25.0质量％时，铸造性降低。优选Si含量为14.0％以上、更优选Si含量为16.0％以上时，能够得到铸造性良好且提高刚性及耐磨耗性的铸造材料。在本实施方式的Al－Si－Fe系铝合金中，Fe具有抑制铸造时向模具上烧附的作用，并且具有提高刚性等机械特性的作用。在Fe的含量为0.48质量％以上时该作用显著。当Fe的含量超过4.0质量％时，作为粗大且针状化的Al－Fe－Si系化合物容易结晶，并成为延伸率降低的原因。对于Cr而言，如果在铸造时骤冷，则作为Al－Cr－Si系化合物结晶，成为Si系化合物的结晶核，发挥抑制粗大化的作用。Cr的含量成为0.3质量％以上时该作用显著。当Cr的含量超过5.0质量％时，作为粗大的Al－(Fe、Cr、Mn)－Si系化合物容易结晶，且成为延伸率降低的原因。当Cr含量为“0.018×Si―本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al－Si―Fe系铝合金铸造材料，其特征在于，具有以下组成，所述组成包含：/nSi：12.0质量％～25.0质量％、/nFe：0.48质量％～4.0质量％、/nCr：0.17质量％～5.0质量％，/n剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，/n包含Si系结晶物围绕Al－Cr－Si系化合物的组织。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种Al－Si―Fe系铝合金铸造材料，其特征在于，具有以下组成，所述组成包含：
Si：12.0质量％～25.0质量％、
Fe：0.48质量％～4.0质量％、
Cr：0.17质量％～5.0质量％，
剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
包含Si系结晶物围绕Al－Cr－Si系化合物的组织。


2.如权利要求1所述的Al－Si―Fe系铝合金铸造材料，其特征在于：Cr的含量和Si的含量满足下述式(1)，
Cr＞0.018×Si―0.2···(1)。


3.如权利要求1或2所述的Al－Si―Fe系铝合金铸造材料，其特征在于：
在组织中还包含Al－Fe―Si系结晶物，
所述Al－Fe―Si系结晶物的面积率为5％以上，Al－Fe―Si系结晶物的最大径为30μm以下，所述Si系结晶物的面积率为12％以上，所述Si系结晶物的最大径为100μm以下。


4.如权利要求1～3中任一项所述的Al－Si－Fe系铝合金铸造材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木聪，织田和宏，深谷胜己，
申请(专利权)人：日本轻金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP