一种共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金及制备方法与应用技术

一种共晶型Al‑Fe‑Mn‑Si‑Mg压铸合金及制备方法与应用，属于压铸合金技术领域。该共晶型Al‑Fe‑Mn‑Si‑Mg压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe为0.05‑1.7％，Mn为0.3‑1.95％，Fe+Mn＝1.6‑2.0％，Si为0‑1.6％，Mg为0‑1.3％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr为0.1‑0.5％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％。其制备方法，包括，按配比加入元素的原料熔炼、精炼、变质、铸造，还可以退火，对于高硅高镁的共晶型Al‑Fe‑Mn‑Si‑Mg压铸合金还可以进行固溶‑时效处理，该共晶型Al‑Fe‑Mn‑Si‑Mg压铸合金的成分设计在共晶成分附近，具有良好的流动性，具有高强度、高热导率、压铸性能和阳极氧化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金及制备方法与应用
本专利技术涉及压铸合金
，具体涉及一种共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金及制备方法与应用。
技术介绍
铝合金压铸工艺越来越多用于生产3C电子产品的外观零部件。压铸以后，通过阳极氧化，获得光彩动人的外观。所以，作为3C电子产品外观用铝合金，不仅要有优异的压铸性能，还要有优异的阳极氧化性能。Al-Mn合金具有良好的阳极氧化性能，并兼具良好的热传输性能。目前已有一些商用Al-Mn合金，具有良好的阳极氧化性能，比如DM3合金，含Mn量约为1.2％，含有Co元素，使得合金成本较高，而且业界反应，该合金的流动性略嫌不够。申请号为201910447015.5的中国专利技术专利公开了一种压铸铝合金，含有Mn2.0％，Co0.7-1.2％，Sc0.2-0.4％，Ti0.1-0.3％，余量为Al，据称该合金抗拉强度大幅提高，阳极氧化后所得膜层较厚且表面光滑、颜色均匀，较为美观，而且具有较好耐腐蚀性，适合用于制作3C电子产品的保护外壳。但该合金还有Co和Sc，使得合金成本大幅度提高。合金的流动性是评价铝合金压铸性能的重要指标之一。将合金成分设计在共晶成分有利于提高合金的流动性。但是合金在共晶成分容易形成粗大的金属间化合物相，使得阳极氧化膜表面变得粗糙，颜色也不均匀，严重影响其阳极氧化性能，而且严重损害合金的力学性能。根据相图，Al-Mn合金的共晶成分为1.9wt％Mn，形成共晶相(金属间化合物相)Al6Mn，Al-Fe合金的共晶成分也为1.9wt％，形成共晶相(金属间化合物相)Al3Fe，Al-Mn合金中加入Fe或在Al-Fe合金中加入Mn都会形成共晶相(金属间化合物相)Al6(FeMn)；如果合金中含有元素Si，则可能形成金属间化合物相All5(FeMn)3Si2。如果能够细化这些金属间化合物相，则可以将合金成分设计在共晶成分，提高合金的流动性，又不会影响合金的阳极氧化性能，对力学性能的损害也大为减轻，从而开发出压铸性能、阳极氧化性能及力学性能俱佳的合金。所以，如何细化金属间化合物相是开发这类合金的关键。一般地，Al-Fe-Mn合金属于非热处理强化型合金，合金的强度依赖于元素Fe和Mn的固溶强化效果。可以推断，Al-Fe-Mn压铸铝合金只能达到中低强度，难以满足国民生产的需求。开发具有高强度，高导热率，同时兼具良好的压铸性能和阳极氧化性能的合金，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金及制备方法与应用，该共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金的成分设计在共晶成分附近，具有良好的流动性，而且是一种高强度、高热导率、压铸性能和阳极氧化性能俱佳的合金，本专利技术利用Sr对金属间化合物相变质处理，改变合金中的粗大金属间化合物相Al6Mn、Al3Fe、Al6(FeMn)和All5(MnFe)3Si2相的尺寸和形貌，减轻它们对阳极氧化性能及力学性能的损害，实现同时具有良好的流动性和阳极氧化性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si0-1.6％，Mg0-1.3％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.5％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％。所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其压铸态(F态)抗拉强度124-229MPa，屈服强度64-112MPa，延伸率21.6-31.2％，导热系数165-194W/m.K，阳极氧化效果优异。所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其退火态(O态)抗拉强度108-174MPa，屈服强度43-72MPa，延伸率28.6-34.9％，导热系数179-204W/m.K，阳极氧化效果良好。根据Si和Mg的含量，所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，更优选为：一种低硅低镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si≤0.15％，Mg≤0.15％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.35％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％。所述的低硅低镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金，其压铸态(F态)抗拉强度124-141MPa，屈服强度64-68MPa，延伸率24.7-31.2％，导热系数184-194W/m.K。更优选为：一种中硅中镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si0.5-0.9％，Mg0.3-1.0％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.35％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％。所述的中硅中镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金，其压铸态(F态)抗拉强度182-215MPa，屈服强度84-102MPa，延伸率24.9-26.6％，导热系数169-176W/m.K。更优选为：一种高硅高镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si0.95-1.5％，Mg0.3-1.3％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.5％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％。所述的高硅高镁的共晶型Al-Fe-Mn合金压铸合金，其压铸态(T6态)抗拉强度304-336MPa，屈服强度159-184MPa，延伸率5.7-8.1％，导热系数146-153W/m.K。所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1：准备按共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金的元素成分配比，准备Fe，Mn，Si，Mg，Cu，Zn，Ti和Al的原料；准备Sr的变质剂原料Al-10Sr；步骤2：熔炼将Al的原料加热熔化成铝熔体，将其他元素的原料加入铝熔体中，至全部原料熔化后，搅拌均匀，得到合金熔体；其中，在整个熔炼过程中，控制温度为700-760℃；步骤3：精炼、变质向合金熔体中，加入精炼剂进行精炼处理后，再加入Sr的变质剂原料Al-10Sr进行变质处理，得到变质后的铝合金熔体；步骤4：后处理将变质后的铝合金熔体，进行除气后，再进行扒渣，然后在700-800℃静置15-25min，使得铝合金熔体中的杂质沉淀或上浮，去除杂质，压铸成铸件，得到共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其特征在于，该共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe 0.05-1.7％，Mn 0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si 0-1.6％，Mg 0-1.3％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr 0.1-0.5％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％；根据Si和Mg的含量，共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金分为低硅低镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金、中硅中镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金和高硅高镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其特征在于，该共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si0-1.6％，Mg0-1.3％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.5％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％；根据Si和Mg的含量，共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金分为低硅低镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金、中硅中镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金和高硅高镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金。


2.根据权利要求1所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其特征在于，所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其压铸态抗拉强度124-229MPa，屈服强度64-112MPa，延伸率21.6-31.2％，导热系数165-194W/m.K；
所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其退火态抗拉强度108-174MPa，屈服强度43-72MPa，延伸率28.6-34.9％，导热系数179-204W/m.K。


3.根据权利要求1所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其特征在于，所述的低硅低镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si≤0.15％，Mg≤0.15％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.35％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％；
所述的低硅低镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金，其压铸态抗拉强度124-141MPa，屈服强度64-68MPa，延伸率24.7-31.2％，导热系数184-194W/m.K。


4.根据权利要求1所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其特征在于，所述的中硅中镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si0.5-0.9％，Mg0.3-1.0％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.35％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％；
所述的中硅中镁的共晶型Al-Fe-Mn压铸合金，其F态的抗拉强度182-215MPa，屈服强度84-102MPa，延伸率24.9-26.6％，导热系数169-176W/m.K。


5.根据权利要求1所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其特征在于，所述的高硅高镁的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Fe0.05-1.7％，Mn0.3-1.95％，Fe+Mn＝1.6-2.0％，Si0.95-1.5％，Mg0.3-1.3％，Cu≤0.25％，Zn≤0.25％，Ti≤0.25％，Sr0.1-0.5％，余量为Al和杂质，其中总杂质含量≤1.0％；
所述的高硅高镁的共晶型Al-Fe-Mn合金压铸合金，其T6态抗拉强度304-336MPa，屈服强度159-184MPa，延伸率5.7-8.1％，导热系数146-153W/m.K。


6.权利要求1-5任意一项所述的共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备
按共晶型Al-Fe-Mn-Si-Mg压铸合金的元素成分配比，准备Fe，Mn，Si，Mg，Cu，Zn，Ti和Al的原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉林，毕常兰，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21