一种汽车金属铸件用的铸造铝合金及其加工工艺制造技术

本发明专利技术提供一种汽车金属铸件用的铸造铝合金及其加工工艺，本发明专利技术通过限定铝合金中元素组成和含量，配合加工工艺的优化设计，来改善铸造铝合金的综合性能；铝合金中元素组成和含量限定如下：Zn+Cu≤2Mg，Er+Sr+Y+Yb≤0.7%，Mn、Fe的质量比为1.1

【技术实现步骤摘要】
一种汽车金属铸件用的铸造铝合金及其加工工艺


[0001]本专利技术涉及机械零件加工
，具体是一种汽车金属铸件用的铸造铝合金及其加工工艺。

技术介绍

[0002]铝合金及加工材料具有耐磨、导热、耐腐蚀、密度小、弹性好、比强度和比刚度高、抗冲击性能优良、易表面着色、加工成形性良好和回收再生性高等优良特性；因其能较大程度地减轻汽车的重量，铝合金越来越多被作为轻质材料应用于制造汽车零部件；铝合金在汽车领域的应用主要是发动机构件和轮毂的铸造，按加工方法分类，铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两大类；汽车上使用的大部分零件是铸造铝合金；在铸造铝合金中，压铸是将熔融合金液在压力作用下凝固形成铸件的铸造方法；现有工艺中，在铸轧中产生晶内偏析、晶粒粗大等缺陷；这些缺陷容易导致铝合金综合性能下降，使铝合金的加工制品因产生裂纹、挤压暗纹、颗粒状毛刺等而成为废品，从而降低成品率；因此，铝合金的力学性能和表面效果取决于铝合金的组分及加工工艺的参数；改善铝合金的加工工艺及在铝合金中添加元素，是提高铝合金质量的有效的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种汽车金属铸件用的铸造铝合金及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种汽车金属铸件用的铸造铝合金，按照百分比计，铝合金组分为：Si 0.5
‑
1.5％、Mg 2
‑
2.5％、Cu 2
‑
3％、Mn 0.25
‑
0.65％、Fe 0.2
‑
0.5％、Y 0.08％、Zn 0.4
‑
0.9％、Yb 0.1
‑
0.3％、Er 0.1
‑
0.25％、Sr 0.1
‑
0.3％，不可避免杂质元素总量不超过0.3％，余量为Al。
[0005]进一步的，按照百分比计，铝合金中各组分含量存在以下限定：Zn+Cu≤2Mg，Er+Sr+Y+Yb≤0.7%，Mn、Fe的质量比为1.1
‑
1.3。
[0006]进一步的，按照百分比计，铝合金组分为：Si 1％、Mg 2.3％、Cu 2.5％、Mn 0.42％、Fe 0.35％、Y 0.08％、Zn 0.6％、Yb 0.2％、Er 0.2％、Sr 0.22%、Ti 0.1%，不可避免杂质元素总量不超过0.3％，余量为Al。
[0007]本专利技术在合金中添加Cu元素，起到烤漆硬化的作用；微观组织中α
‑
Al、铁相、共晶硅相的形貌尺寸影响铝合金的性能；且铝合金的铸造性能中，流动性和热裂性能非常重要，本专利技术通过合理的成分设计，调控铝合金中各元素含量，制备了Zn+Cu≤2Mg，Er+Sr+Y+Yb≤0.7%,Mn、Fe的质量比为1.1
‑
1.3，Y的质量分数为0.08％的铝合金，在成分上显著区别于传统铝合金；因本专利技术限制了Zn+Cu≤2Mg，所以铝合金中存在T
‑
Mg
32
（Al,Zn,Cu）
49
相强化，在均
匀化退火后，通过固溶双级时效处理，充分发挥T相析出强化效应以及形变硬化，提高铝合金的强度；按照百分比计，Er+Sr+Y+Yb≤0.7%，本专利技术中当Er、Sr、Y、Yb添加量为0.7%时，效果最好，应力最小；当添加量过多时，铝合金中生成的稀土化合物形貌为细小的颗粒状，在个别稀土偏聚处，则会表现为较大尺寸的长针状、块状；且Er、Sr、Y、Yb会使铝合金的晶粒得到细化，流动性增加；添加过量的混合稀土时会降低铝合金的流动性；因此需要控制Er、Sr、Y、Yb的添加量，使Er、Sr、Y、Yb协同改善铝合金的共晶硅形态，细化α
‑
Al晶粒尺寸的同时提高抗热裂性能；其中的Yb、Er元素在铝合金中生成Al3Yb、Al3Er，凝固过程中均作为α
‑
Al异质形核的核心，与βSi和Mg2Si等形成多元相，提高了凝固时过冷度，在细化枝晶网胞组织上起协同作用，提高铝合金热稳定性；本专利技术中将Y限定为0.08%，热处理后，显著提高铝合金抗拉强度和屈服强度；共晶反应温度（Liquid
→
αAl+βSi）比不添加Y时高；Mg2Si相析出会分散在α
‑
Al基体中，而纳米Al3Y颗粒析出会附着在Si相表面；时效处理后，片状的Si分布在α
‑
Al基体，且α
‑
Al晶粒间不规则离散分布着块状的、颗粒状或点状的Si/Mg2Si相；点状或颗粒状的Si/Mg2Si强化相，提高铝合金的韧性，改善铝合金的塑性；铁的形态在铝合金中一般以针状化合物出现，会恶化铝合金的力学性能，将Mn、Fe的质量比限定为1.1
‑
1.3，且铝合金中铁的含量小于0.5%，中和铁的有害作用，使铁不以针状出现，改善铝合金的力学性能；进一步的，一种汽车金属铸件用的铸造铝合金的加工工艺，包括以下步骤：S1：坩埚预热到400
‑
410℃，放入铝块，升温至铝块完全熔化，加热至730
‑
750℃，除渣除气后，搅拌并保温40
‑
60min，将钇铝合金、镁铝合金、锌片、铜片、镱铝合金破碎，球磨成粉末并包裹在铝箔中，用钟罩压入熔体，石墨棒搅拌排出气体；S2：将超声变幅杆浸入熔体液面15
‑
20mm处进行超声处理；超声输出频率为1.2
‑
1.6KHz，超声时间10
‑
20min，每次超声时间为75
‑
80s，超声间隔时间为70
‑
75s；S3：超声完成后将熔体温度降至680
‑
700℃，加入精炼剂后静置6
‑
15min，将铝合金熔体的表面扒渣，升温至735
‑
755℃，加入变质剂、硅铝合金、锰铝合金、铒铝合金，通入氮气进行精炼，检验铝合金熔体成分，合格后再次扒渣；静置降温至680
‑
700℃；氮气气压为0.3
‑
0.4Mpa，通气时间为6
‑
10min；变质剂为Al
‑
10Sr变质剂；本专利技术中随着Al
‑
10Sr变质剂加入量的增加，共晶硅的形貌发生改变，由片状、长杆状变为颗粒状、蠕虫状，α
‑
Al的晶粒尺寸先减少后增大；当Sr的质量分数为0.22%时，Al
‑
10Sr变质剂能最大限度地提高形核率、细化α
‑
Al晶粒尺寸和改变共晶硅形貌，使铝合金的综合性能改善；S4：压铸模具预热，将水性脱模剂喷入压铸模具内，再将步骤S3中得到的铝合金熔体在250
‑
260℃压射到压铸模具的型腔中进行压铸，再进行冷轧得到铝合金成型件；铸造速度为25
‑
35mm/min；冷轧的温度为60
‑
80℃，冷轧的时间为2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车金属铸件用的铸造铝合金，其特征在于，按照百分比计，铝合金组分为：Si 0.5
‑
1.5％、Mg 2
‑
2.5％、Cu 2
‑
3％、Mn 0.25
‑
0.65％、Fe 0.2
‑
0.5％、Y 0.08％、Zn 0.4
‑
0.9％、Yb 0.1
‑
0.3％、Er 0.1
‑
0.25％、Sr 0.1
‑
0.3％，不可避免杂质元素总量不超过0.3％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种汽车金属铸件用的铸造铝合金，其特征在于，按照百分比计，铝合金中各组分含量存在以下限定：Zn+Cu≤2Mg，Er+Sr+Y+Yb≤0.7%；Mn、Fe的质量比为1.1
‑
1.3。3.根据权利要求1所述的一种汽车金属铸件用的铸造铝合金，其特征在于，按照百分比计，铝合金组分为：Si 1％、Mg 2.3％、Cu 2.5％、Mn 0.42％、Fe 0.35％、Y 0.08％、Zn 0.6％、Yb 0.2％、Er 0.2％、Sr 0.22%，不可避免杂质元素总量不超过0.3％，余量为Al。4.一种根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种汽车金属铸件用的铸造铝合金的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：坩埚预热到400
‑
410℃，放入铝块，升温至铝块完全熔化，加热至730
‑
750℃，除渣除气后，搅拌并保温40
‑
60min，将钇铝合金、镁铝合金、锌片、铜片、镱铝合金破碎，球磨成粉末并包裹在铝箔中，用钟罩压入熔体，石墨棒搅拌排出气体；S2：将超声变幅杆浸入熔体液面15
‑
20mm处进行超声处理；S3：超声完成后将熔体温度降至680
‑
700℃，加入精炼剂后静置6
‑
15min，将铝合金熔体的表面扒渣，升温至735
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755℃，加入变质剂、硅铝合金、锰铝合金、铒铝合金，通入氮气进行精炼，检验铝合金熔体成分，合格后再次扒渣；静置降温至680
‑
700℃；S4：压铸模具预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张麟雄，
申请(专利权)人：江苏瑞振压铸有限公司，
类型：发明
国别省市：