一种低合金Al-Si高强韧压铸铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低合金Al

【技术实现步骤摘要】
一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料
，具体涉及一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]当前，3C产品、新能源汽车等领域均面临着日益增加的轻量化压力。同时，一些零部件对材料的延伸率和强度有较高的要求，为了防止变形，最好不要进过T6热处理工艺，以保证和提高产品的寿命及工作稳定性。
[0003]铝合金具有良好的综合性能，其密度小、强度高、导电导热性好、加工简单等优点较好地满足了产品结构及散热要求，因此被广泛应用于汽车结构件领域。常用的压铸铝合金材料为ADC12，ENAC43500
‑
(AlSi10MgMn)用于结构件领域。ADC12压铸铝合金由于延伸率比较低(通常在1
‑
3％)无法满足结构件的使用要求，汽车用结构件材料通常延伸率要求高，该材料的化学成分如下：Si：9～11.5％，Fe：0.25％max，Cu：0.08％max，Mn：0.4
‑
0.8％，Mg：0.1％
‑
0.5％，Zn：0.07％max，其他元素总和小于0.15％，其余为Al。这种材料的性能指标如下：铸态：屈服强度140MPa，抗拉强度280MPa，延伸率：5.6％；T5：屈服强度170MPa，抗拉强度：300MPa，延伸率：4.5％；T7：屈服强度140MPa，抗拉强度：220MPa，延伸率：13％。然而，为了达到上述性能，ENAC43500/>‑
(AlSi10MgMn)需要经过T5/T7热处理才能使材料满足性能上的要求；而T5/T7热处理的温度比较高，通常在450℃以上，在这个温度下压铸件很容易变形，变形量在3mm到10mm不等，甚至有些变形量达到了20mm以上，这为产品尺寸带来了严重的困扰，造成合格率低，产品尺寸不稳定。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，以解决现有技术铝合金材料在压铸过程中容易变形、合格率低、产品尺寸不稳定的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，按照质量百分比计，包括如下组分：
[0007]Si为1.3～3％；Mn为0.4～1.3％；Fe为0.1～0.3％；余量为Al和不可避免的杂质。
[0008]本专利技术还提供一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金的制备方法，制备如本专利技术所述低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，包括如下步骤：
[0009](1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置Al锭，纯Mg，Al
‑
Cu合金、Al
‑
RE合金、单质3303Si，纯Al
‑
Mn合金，Al
‑
Zr合金，Al
‑
Ti合金；其中，Si和Mg可采用纯金属的形式加入，其他Cu，Re、Mn、Zr和Ti可以中间合金的形式加入。
[0010](2)熔化：将所述Al锭熔化后，升温至730～750℃，加入3303Si，等待Si元素完全熔解后，加入Al
‑
Cu合金、Al
‑
Mn合金、Al
‑
Zr合金、Al
‑
RE合金和Al
‑
Ti合金熔化，搅拌均匀，得到熔体Ⅰ；降温至700℃，加入所述纯Mg熔化，得到熔体Ⅱ；然后静置15～40分钟；
[0011](3)压铸：将熔体Ⅱ降温至690～710℃，捞净表面浮渣后，浇注成锭，通过压铸得到所述低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0013]1、本专利技术所述铝合金材料具有较低含量的Si、Mn、Cu、Mg、Zr和Ti，但仍然具有较高的压铸工艺性，可以在690℃～710℃进行压铸；并且，在压铸态，铝合金材料的性能可以达到屈服强度在160MPa以上，抗拉强度达到290MPa以上，延伸率达到18％以上。
[0014]2、本专利技术所述铝合金材料中，Si增加了铝合金的流动性，Mn解决了压铸件和压铸模之间的粘模问题；加入的Zr和RE(稀土)，能够与铝形成高熔点金属间化合物，确保铸件在300℃～450℃这一温度下进行顶出脱模时不易发生变形，减少产品的变形量，使产品容易脱模；同时，稀土元素能够细化Fe在铝合金组织中的AlFeSi相，减少对延伸率的影响，确保铝合金材料具有较高的延伸率，还能够在高温状态下提高铝合金的强度，进一步减少产品在压铸脱模过程中的变形量，也能缩短铸件在模具中的冷却时间；本专利技术所述铝合金材料中还加入Ti，以改变Si元素的形貌，避免形成比较粗大的Si质点，细化铝合金组织，进一步提升铝合金材料的延伸率。
具体实施方式
[0015]下面将结合实施例对本专利技术作进一步说明。
[0016]一、一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金
[0017]根据表1配置实施例1～5的原料，同时，配置对比例1～6的原料。
[0018]表1(单位：％)
[0019][0020][0021]注：
‑‑
表示不含有该元素。
[0022]在本专利技术所述铝合金材料中，主要合金元素为Si、Mg和Cu，Si增加了铝合金的流动性，Mg和Cu能够增加铝合金材料的强度。辅助合金元素为Mn、Ti、Zr和RE，Mn解决了压铸过程中铝元素压铸件和压铸模之间的粘模问题；Ti元素的加入能够改善Si元素的形貌，在压铸过程中细化晶粒，避免形成比较粗大的Si质点，提升压铸过程中铸件的流动性，最终提高铝合金材料的延伸率；Zr的加入能够使铝合金材料在压铸过程中的高温条件下具有优异的强度，避免铸件在脱模过程中发生变形；RE能够减少压铸过程中Fe元素的有害作用，净化熔体，提升铝合金材料的延伸率，同时，进一步提高铝合金材料在高温状态下的强度，其中，RE
为Ce和La中的一种或两种，Ce在RE中的含量要达到50％以上。其中，实施例1～6中RE为Ce元素，实施例7、9～12中为Ce和La的混合物，且混合物中Ce的含量为60％。杂质合金元素为Ni、Fe、Zn和其他杂质元素，其中，Ni的含量不超过0.5％，Fe不超过0.25％，Zn不超过0.1％，其它单个元素小于0.05％，其它单个元素总和小于0.2％。
[0023]二、一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金的制备方法
[0024]以实施例1为例，采用如下方法制备铝合金材料：
[0025](1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置Al锭，纯Mg，Al
‑
Cu合金、Al
‑
RE合金、单质3303Si，纯Al
‑
Mn合金，A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括如下组分：Si为1.3~3％；Mn为0.4~1.3％；Fe为0.1~0.5%；余量为Al和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，还包括如下组分：Cu为0~1％；Mg为0~1％；RE为0~1％；Zr为0~1％；Ti为0~1％；Fe为0.1~0.3%。3.根据权利要求2所述低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括如下组分：Si为1.5~2.5％；Mn为0.5~0.9％；RE为0.2~0.5％；Cu为0.5~1％；Zr为0.2~0.5％；Ti为0.1~0.5％；Fe为0.1~0.23%；其他杂质总和小于0.5%，余量为Al。4.根据权利要求3所述低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述RE为La、Ce或Sm中的一种或多种混合。5.根据权利要求4所述低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述RE为Ce。6.一种低合金Al
‑
Si高强韧压铸铝合金的制备方法，其特征在于，制备如权利要求1~5任一所述低合金A...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋成猛，孙自来，
申请(专利权)人：上海交通大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：