一种亚共晶Al-Si合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亚共晶Al

【技术实现步骤摘要】
一种亚共晶Al
‑
Si合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铸造铝合金
，具体而言，涉及一种亚共晶Al
‑
Si合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]Al
‑
Si系列铸造铝合金具有比强度比刚度高、铸造性能好、热膨胀系数和热裂倾向低、耐蚀性能优良等优点，广泛应用于汽车、通讯、电子、机械等领域。亚共晶Al
‑
Si合金中的Si含量较低，具有良好的铸造成型性能和塑性，且可通过热处理强化大幅改善铸件的强度，已成功应用于汽车结构件中，包括汽车轮毂、发动机缸体、减震塔、制动卡钳、转向节、气囊支撑臂等。随着汽车轻量化要求的不断提高，对合金材料的强韧性的要求也日益严苛。
[0003]亚共晶Al
‑
Si合金通常指Si含量在6
‑
8％的铸造铝合金，组织由α
‑
Al、Al
‑
Si共晶和金属间化合物等组成，其中α
‑
Al、Al
‑
Si共晶各占合金体积分数的45～55％。因此，调控合金的组织是改善铸件强韧性的有效方法之一。
[0004]由于α
‑
Al、Al
‑
Si的组织细化变质机理不同，所选的变质剂也不同，其中Al
‑
Ti
‑
B是α
‑
Al最为常用的细化剂，但Si易与Ti、Sr易与Sr形成化合物，毒化Sr和Al
‑
Ti
‑<br/>B的变质细化作用。近年来，国内外学者通过添加抗Si和Sr中毒的新型细化，以达到复合细化变质的目的。CN111074111A专利公开了一种高强度铸造铝硅合金及其制造方法，成分为硅6.50～7.50％，镁0.30～0.45％，铁≤0.15％，钛0.10～0.20％，锆0.05～0.15％，锶0.01％～0.02％，硼≤0.20
‰
，不可避免的杂质≤0.10％，余量为铝。通过加入适量Zr和Ti元素形成纳米尺寸的(Al,Si)3(Zr,Ti)相，提供α
‑
Al形核质点，细化晶粒，铸件T6热处理后抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到320～340MPa、280～300MPa和8～10％，较常规A356铝合金分别提高约15％、15％和50％；但合金中含有较高含量的Ti，成本较高，且存在与Si反应的风险。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种采用稀土元素且不使用Ti元素，且稀土元素添加量低的亚共晶Al
‑
Si合金及其制备方法，其不仅能降低整体成本，还能通过提高Mg的含量提高合金的强度；并可以通过添加Al
‑
Sr
‑
RE复合变质剂，深度变质共晶硅，获得尺寸更小、长径比更低的共晶硅，提高铸件的塑性。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种亚共晶Al
‑
Si合金，包括按照质量百分比计的如下成分：
[0009]Si：7.0～8.0％、Mg：0.4～0.5％、Sr：0.02～0.03％、RE：0.03～0.06％以及Fe&lt;0.15％，其余杂质元素&lt;0.15％；其中，RE为Ce和La中的一种或两种。
[0010]在可选的实施方式中，RE和Sr以Al
‑
Sr
‑
RE的形式加入。
[0011]在可选的实施方式中，在Al
‑
Sr
‑
RE中，Al4Sr相中掺杂有RE，而Al
11
RE3中掺杂有Sr。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种前述实施方式中任一项的亚共晶Al
‑
Si合金的制备方法，包括：
[0013]将Al
‑
Si合金与纯铝投入熔化炉后得到熔体；
[0014]将Mg块压入熔体；
[0015]将Al
‑
Sr
‑
RE压入熔体；
[0016]对熔体依次进行保温、静置扒渣、铸件成型以及T6热处理。
[0017]在可选的实施方式中，将Al
‑
Si合金与纯铝投入熔化炉后得到熔体的步骤具体包括：
[0018]将Al
‑
Si合金与70～90％的纯铝组成的原料投入熔化炉中，为第一次投料；
[0019]将原料完全熔化后，加入剩下10～30％的纯铝，为第二次投料。
[0020]在可选的实施方式中，第一次投料后熔体温度调整至730～760℃；第二次投料后熔体的温度调整至710～730℃。
[0021]在可选的实施方式中，在向熔体压入Al
‑
Sr
‑
RE之前还包括保温5～10min。
[0022]在可选的实施方式中，对熔体依次进行保温步骤具体包括：
[0023]保温5～15min后，在熔体中通入纯度为99.99％的高纯氩气，通气时间为5～15min。
[0024]在可选的实施方式中，对熔体依次进行静置扒渣和铸件成型步骤具体包括：
[0025]将熔体静置15～30min后扒渣，直供铸造成型设备，获得亚共晶Al
‑
Si铸件。
[0026]在可选的实施方式中，进行T6热处理步骤具体包括：
[0027]对Al
‑
Si铸件进行T6热处理，固溶温度为535～540℃，固溶时间为2～6h；时效温度155～175℃，保温3～5h。
[0028]本专利技术的实施例至少具有以下优点或有益效果：
[0029]本专利技术的实施例提供了一种亚共晶Al
‑
Si合金，其包括按照质量百分比计的如下成分：Si：7.0～8.0％、Mg：0.4～0.5％、Sr：0.02～0.03％、RE：0.03～0.06％以及Fe&lt;0.15％，其余杂质元素&lt;0.15％；其中，RE为Ce和La中的一种或两种。该亚共晶Al
‑
Si合金采用稀土元素且不使用Ti元素，且稀土元素添加量低的亚共晶Al
‑
Si合金及其制备方法，其不仅能降低整体成本，还能通过提高Mg的含量提高合金的强度；并可以通过添加Al
‑
Sr
‑
RE复合变质剂，深度变质共晶硅，获得尺寸更小、长径比更低的共晶硅，提高铸件的塑性。
[0030]本专利技术的实施例还提供了一种亚共晶Al
‑
Si合金的制备方法，其能便捷且高效地制备得到上述的亚共晶Al
‑
Si合金。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚共晶Al
‑
Si合金，其特征在于，包括按照质量百分比计的如下成分：Si：7.0～8.0％、Mg：0.4～0.5％、Sr：0.02～0.03％、RE：0.03～0.06％以及Fe&lt;0.15％，其余杂质元素&lt;0.15％；其中，RE为Ce和La中的一种或两种。2.根据权利要求1所述的亚共晶Al
‑
Si合金，其特征在于：所述RE和所述Sr以Al
‑
Sr
‑
RE的形式加入。3.根据权利要求2所述的亚共晶Al
‑
Si合金，其特征在于：在所述Al
‑
Sr
‑
RE中，Al4Sr相中掺杂有RE，而Al
11
RE3中掺杂有Sr。4.一种权利要求1至3中任一项所述的亚共晶Al
‑
Si合金的制备方法，其特征在于，包括：将Al
‑
Si合金与纯铝投入熔化炉后得到熔体；将Mg块压入所述熔体；将所述Al
‑
Sr
‑
RE压入所述熔体；对所述熔体依次进行保温、静置扒渣、铸件成型以及T6热处理。5.根据权利要求4所述的亚共晶Al
‑
Si合金的制备方法，其特征在于，将所述Al
‑
Si合金与所述纯铝投入熔化炉后得到所述熔体的步骤具体包括：将所述Al
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：宋东福，贾义旺，周楠，黄正华，李继林，
申请(专利权)人：广东省科学院材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：