本发明专利技术涉及一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料及其制备方法和应用。该铝合金材料的组分及含量为（wt%）：Si 8‑11，Mg 0.4‑1.2，Cu 1.5‑3.0，Zn 0.5‑2.0，Fe 0.05‑0.5，Mn 0.3‑0.6，Ti<0.2，Sr<0.1，其余为Al和小于1%的其它杂质。通过熔炼、铸造和和急速热处理制备得到。本发明专利技术的铝合金材料通过科学合理的成分设计结合优化的急速热处理过程，实现优异的力学性能。
A kind of aluminum alloy material with high strength and toughness strengthened by rapid heat treatment for die casting thin wall parts and its preparation method and Application
【技术实现步骤摘要】
一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及铝合金材料及其制备成形领域，具体涉及一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着5G通信技术的推广，通讯、消费电子产品朝着轻量化、高性能的方向发展，要求结构件壁厚更薄、强度更高、结构更复杂。压铸具有快节奏、低成本、精确成型等优点，广泛应用于电子、通讯等领域。在以智能手机为代表的高集成度电子产品上，此前ADC12、A380等传统压铸铝合金材料应用较为广泛。但随着通讯及消费电子产业的不断发展，传统材料已越来越难以满足强度、塑性、导热等性能的要求。因此具有特殊性能的压铸铝合金新材料及其制备工艺，成为当下的研究热点。铝合金强化的途径主要有固溶强化、弥散强化、细晶强化和形变强化。压铸件无法进行变形加工，不能通过加工硬化的方式提高力学性能，因此通过合金成分优化设计，提高力学性能具有重要的意义。此外，铝合金还可以通过热处理进行强化，但是在此类零件的生产过程中，由于其壁厚薄，极易在热处理过程中产生变形，造成报废。专利CN107739916A公开了一种高屈服高延伸手机中板用压铸铝合金，该合金各元素含量（wt，%）为：Si：12.00-14.00％；Cu：0.05-3％；Fe：0.4％-0.80％，Mg：0.00-0.5％；其余杂质控制在0.05％以下，余量为Al。其屈服强度超过150MPa，抗拉强度超过300Mpa，伸长率8-10%。该合金导热系数较高，达到180W/m·K，但需要经过4h时效处理。该合金屈服强度提升有限，虽然导热系数较高，但需要热处理，增加了生产难度。专利CN104946940A公开了一种压铸铝合金及其制备方法，该合金各元素含量（wt，%）为：Si5.0-8.0%，Mg0.5-3.0%，Ti0.15-0.5%，Cu0.2-1.5wt%，Re0.22-0.55%，Al余量。其力学性能为：屈服强度≥165MPa，抗拉强度≥270MPa，伸长率≥4.7%，冲击韧性≥43KJ/m2。该合金解决了传统合金冲击韧性差的问题，但添加了稀土元素，增加了原材料成本。本专利技术的铝合金材料通过合金成分的优化配合急速时效处理来解决热处理变形问题。本专利技术通过在手机中板零件的制备工艺中采用热整形步骤，热整形温度约160-300℃，时间约10-30s，从而使得铝合金可以在热整形期间实现时效强化，其强化速度极快，无需单独增加热处理工序，避免了热处理变形。因此本专利技术铝合金具有高强度、高韧性、短流程、精确成形等有点，具有良好的经济效益。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料及其制备方法和应用，通过对铝合金的合金元素进行合理配比，添加适量的Si元素，提高材料的流动性以保证其铸造性能；添加Mg、Cu等一方面提高溶质元素含量，另外也可生成Mg2Si、Al2Cu等析出相，提高合金强度；添加一定量的Zn元素，提高时效强化的驱动力；添加适量的Fe、Mn等元素，降低粘模倾向；添加少量的Ti元素，细化晶粒。本专利技术合金在保证优异的铸造性能的前提下，提高压铸后的时效强化速度，以达到利用零件制备工艺流程中的原有工序，实现时效热处理强化。该压铸铝合金材料铸造性能优异，强韧度高，经济性好，特别适用于制造通讯、电子等产品的结构件。本专利技术的合金材料铸态下屈服强度大于200MPa，抗拉强度大于340MPa，伸长率大于3.5%；急速时效热处理后其屈服强度可稳定在230MPa以上，抗拉强度大于360MPa，伸长率大于3%。热处理后强度明显上升；伸长率下降约10%-15%，仍保持在较高水平。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料，该铝合金材料的组分及含量为（wt%）：Si8-11，Mg0.4-1.2，Cu1.5-3.0，Zn0.5-2.0，Fe0.05-0.5，Mn0.3-0.6，Ti<0.2，Sr<0.1，其余为Al和小于1%的其它杂质。进一步的，含量以wt%计，该铝合金材料的组分满足：Si8.5-10.5，Mg0.6-1.1，Cu1.5-2.6，Zn0.8-1.8，Fe0.15-0.35。进一步的，所述的高强韧铝合金材料还包括：还含有Pb≤0.05%，其它杂质单个≤0.05%，合计≤0.4%。本专利技术还保护所述的高强韧铝合金材料的制备方法，主要步骤包括熔炼、铸造和和急速热处理。进一步的，所述的熔炼的步骤包括：（1）将称重配比好的纯铝或电解铝液投入熔炼炉中，加热到700-800℃；然后按配比加入Mn，Si，Cu，Fe，Ti等原料，搅拌均匀；（2）在700-760℃下，利用喷吹装置，通入惰性气体，将铝合金精炼剂均匀喷入熔体内部，进行除气、除渣处理30-40分钟；然后加入Zn、Mg、Sr等元素，搅拌均匀。（3）扒去浮渣，静置20-60分钟，得到铝合金熔体，用于后续铸造。进一步的，原料中的硅为工业硅、速溶硅或铝硅中间合金。进一步的，原材料中的锰为铝锰中间合金或锰添加剂。进一步的，原料中的铁为铝铁中间合金或铁添加剂。进一步的，原料中的铜为纯铜或铝铜中间合金或铜添加剂。进一步的，原料中的镁的纯度为99.9%以上。进一步的，原料中的锌的纯度为99.99%以上；进一步的，原材料中的锶为铝锶中间合金。进一步的，原料中的钛为铝钛中间合金或钛添加剂。进一步的，所述的惰性气体为高纯氮气或高纯氩气。进一步的，所述铸造的步骤为：将上述熔炼步骤中制备好的熔体浇铸成重熔用合金锭或者用于压铸生产铸件，铸造温度为650-750℃。进一步的，所述的急速热处理为：在极端的时间内实现时效强化，温度为160-300℃，时间为10-30s。进一步的，所述的温度为260℃，时间为12s。进一步的，所述的急速热处理，优选在零件本身制造流程原有工序中完成，不增加新的工序。本专利技术的另一目的在于保护所述的高强韧铝合金材料在复杂结构、薄壁结构类零部件中的应用。进一步的，所述的高强韧铝合金材料用于生产智能手机等消费电子类零部件和通讯机箱、散热器等类型的零部件。与现有技术相比，本专利技术所提供的用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料，通过科学合理的成分设计结合优化的急速热处理过程，优选合金元素Si、Zn、Mg、Cu、Fe、Mn、Ti的添加量，在保证压铸成形性能的前提下，无需添加昂贵的稀土元素，即可达到优异的力学性能。由于该合金具有极佳的流动性，可用于压铸生产复杂结构零部件，与现有常规压铸铝合金相比具有如下突出的优点：（1）本专利技术的铝合金材料同时具有优异的力学性能和显著的超短时间极速热处理时效强化特性，本专利技术的铝合金材料压铸成铸件之后的典型性能为：铸态下屈服强度大于200MPa，抗拉强度大于340MPa，伸长率大于3.5%；急速时效热处理后其屈服强度可稳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料，其特征在于，含量以wt%计，该铝合金材料的组分为：Si 8-11，Mg 0.4-1.2，Cu 1.5-3.0，Zn 0.5-2.0，Fe 0.05-0.5，Mn 0.3-0.6，Ti<0.2，Sr<0.1，其余为Al和小于1%的其它杂质。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料，其特征在于，含量以wt%计，该铝合金材料的组分为：Si8-11，Mg0.4-1.2，Cu1.5-3.0，Zn0.5-2.0，Fe0.05-0.5，Mn0.3-0.6，Ti<0.2，Sr<0.1，其余为Al和小于1%的其它杂质。
2.根据权利要求1所述的高强韧铝合金材料，其特征在于，含量以wt%计，该铝合金材料的组分中：Si8.5-10.5，Mg0.6-1.1，Cu1.5-2.6，Zn0.8-1.8，Fe0.15-0.35，Mn0.3-0.6，Ti<0.2，Sr<0.1，其余为Al和小于1%的其它杂质。
3.根据权利要求1所述的高强韧铝合金材料，其特征在于，所述的高强韧铝合金材料还包括：还含有Pb≤0.05%，其它杂质单个≤0.05%，合计≤0.4%。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高强韧铝合金材料的制备方法，其特征在于，主要步骤包括熔炼、铸造和和急速热处理。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的熔炼的步骤包括：
（1）将称重配比好的纯铝或电解铝液投入熔炼炉中，加热到700-800℃；然后按配比加入Mn，Si，Cu，Fe，Ti等原料，搅拌均匀；
（2）在700-760℃下，利用喷吹装置，通入惰性气体，将铝合金精炼剂均匀喷入熔体内部，进行除气、除渣处理30-40分钟；然后...
【专利技术属性】
技术研发人员：张逸智，
申请(专利权)人：张逸智，
类型：发明
国别省市：广东;44
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