一种免热处理高强韧压铸铝合金及其制备方法技术

一种免热处理高强韧压铸铝合金及其制备方法，该合金包括：Si 7.5～9.5wt.％，Ni0～1.5wt.％，Mn 0.4～0.8wt.％，Mg 0～0.4wt.％，Cr 0.08～0.3wt.％，Zr 0.01～0.15wt.％，Ti0.03

【技术实现步骤摘要】
一种免热处理高强韧压铸铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体涉及一种热稳定性优异、高强韧的免热处理压铸铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着轻量化发展战略的实施和压铸设备、工艺技术的迅速发展，采用高真空压铸制备的汽车受力结构件成为新能源汽车实现轻量化的重要途径。目前，铝合金压铸结构件普遍采用AlSiMnMg系合金配合热处理来实现零件的强韧化。热处理通常会导致薄壁结构件的变形和成本的提高。为了提高薄壁结构件的成品率降低成本，采用免热处理高强韧铝合金制备薄壁结构件是重要发展方向。这就要求免热处理铝合金不仅具有高屈服强度、高韧性和高疲劳强度等综合力学性能，还具有优异的铸造流动性、尺寸稳定性和比刚度。根据其材料特性，免热处理铝合金压铸结构件易通过胶结和自穿刺与其它零件连接，相比钢制件大幅降低零件重量，提高新能源汽车的里程数和操控性能。随着新能源汽车结构件的集成化程度越来越高，免热处理压铸铝合金材料成为其唯一选择。
[0003]汽车车身结构件用压铸铝合金合金综合性能优良，需同时具备优良的压铸性能、高屈服强度、高韧性和优异热稳定性。压铸性能一般通过添加Si来满足，铸态下的高强度则需添加固溶强化元素，而高韧性则需尽量降低第二相体积分数，减少晶格畸变，这三者难以统筹兼顾。此外，车身结构件需与其它零件连接，在烤漆和服役过程中要保持尺寸和性能稳定，就要求新合金具有优异的热稳定性能。
[0004]目前，有多家生产企业和研究单位公开了一些免热处理压铸铝合金，如CN 104471090 B、CN105316542 A、CN10548365B、CN 106636787B和CN 110079712 A等，这些专利通过添加Si、Mg、Cu、V、Zr、稀土和Sr等合金元素来保证合金的高流动性、高强度和高韧性，但对合金的热稳定性能均未提及。热稳定性能是车身零件一项主要性能指标，主机厂对结构件的要求是150℃
×
1000h后力学性能波动不超过10％，尤其伸长率和屈服强度仍需在性能指标范围内，其影响因素主要包括晶粒均匀性、Mg、Cu、Zn等强化相元素含量和第二相种类和形貌特征等。因此，为保障汽车轻量化的顺利发展，亟需开发新型的满足热稳定性优异和高强韧要求的免热处理压铸铝合金及其制备工艺。

技术实现思路

[0005]针对上述已有技术存在的不足，本专利技术提供一种免热处理流动性好的高强度、高韧性、热稳定优异的压铸Al
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Si
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Mn
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Mg
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X铝合金及其制备方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0007]一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述铝合金包括下述质量百分比的含量的组分：Si 7.5～9.5wt.％，Ni 0～1.5wt.％，Mn 0.4～0.8wt.％，Mg 0～0.4wt.％，Cr 0.08～0.3wt.％，Zr 0.01～0.15wt.％，Ti 0.03
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0.1wt.％，Sr 0.005～0.025wt.％，其余为铝和不可避免杂质元素，所述不可避免杂质元素中Fe≤0.18wt.％，其他单个杂质元素
含量≤0.05wt.％，且其他杂质总量≤0.3wt.％。
[0008]进一步地，控制Si/Ni的含量比值不低于7:1，Mn/Cr的含量比值为3:1～4:1，Cr/Zr的含量比值为2:1～3:1。
[0009]进一步地，第二相(除初生铝相外的其它元素单质相或富其它合金元素相，例如共晶硅相、铝铁锰硅相、Mg2Si相等)尺寸＜20μm。
[0010]进一步地，所述不可避免杂质元素中包括Cu、V、P、Ca、Zn。
[0011]进一步地，所述Mn 0.4～0.6wt.％，Mg 0.05～0.25wt.％，Cr 0.08～0.25wt.％，Zr 0.03～0.12wt.％，Sr 0.01～0.025wt.％。
[0012]进一步地，所述Ni 0～1.2wt.％，Mn 0.4～0.55wt.％，Mg 0.05～0.20wt.％，Cr 0.08～0.18wt.％，Zr 0.03～0.12wt.％，Ti 0.03～0.08wt.％，Sr 0.01～0.02wt.％，Fe≤0.15wt.％，其中，控制Si/Ni的含量比值不低于7:1，Mn/Cr的含量比值为3.5:1～4:1，Cr/Zr的含量比值为2.5:1～3:1，不可避免杂质元素中其他单个杂质元素含量≤0.03wt.％，且其他杂质总量≤0.2wt.％。
[0013]进一步地，所述Si 7.5～9.0wt.％，Ni 0～1.2wt.％，Mn 0.44～0.53wt.％，Mg 0.05～0.20wt.％，Cr 0.1～0.2wt.％，Zr 0.05～0.12wt.％，Ti 0.05～0.1wt.％，Sr 0.01～0.02wt.％，Fe≤0.12wt.％，其中控制Mn/Cr的含量比值为3.5:1～4:1，Cr/Zr的含量比值为2.5:1～3:1，不可避免杂质元素中其他单个杂质元素含量≤0.03wt.％，且其他杂质总量≤0.2wt.％。
[0014]一种上述铝合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
[0015](1)将铝、硅、镍、锰、Sr、铬、锆、钛、镁原料预热至150～200℃；
[0016](2)根据上述组分配比，先将经步骤(1)处理得到的铝原料投入工业熔炼炉中，加热到760～800℃，然后加入锰、铬、锆、镍、钛和硅原料在熔炼炉中熔解，温度控制在740～780℃，最后将镁原料加入并搅拌至完全熔化，得到合金熔体；
[0017](3)向经步骤(2)得到的合金熔体中加入除渣剂，所述除渣剂重量占合金熔体总量的0.1～0.3wt.％，合金熔体温度控制在730～750℃；
[0018](4)对经步骤(3)得到的合金熔体进行检测，成分合格后，加入Sr原料，合金熔体温度控制在720～740℃，搅拌后静置5
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10min，保证加入的原料充分熔化，然后加入铝钛碳硼细化剂，所述细化剂重量占合金熔体总量的0.3
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0.8wt.％，合金熔体温度控制在720～740℃；
[0019](5)向经步骤(4)得到的合金熔体在0
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2min内加入覆盖剂后直接精炼除气，加入量0.05
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0.1wt.％，精炼除气通入氩气或高纯氮气，通入压力0.18～0.25MPa，保证时间在5～20分钟，温度控制在720～730℃；
[0020](6)对精炼得到的合金熔体进行成分检测、密度检测和含渣检测，检测合格后，静置降温至690～720℃，获得免热处理高强韧压铸铝合金。
[0021]进一步地，所述铝原料采用纯铝或电解铝，硅原料采用铝硅中间合金或工业硅或速溶硅，镍原料采用铝镍中间合金或纯镍，锰原料采用铝锰中间合金或锰剂，Sr原料采用Al
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10Sr中间合金，铬原料采用纯铬或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述铝合金包括下述质量百分比含量的组分：Si 7.5～9.5wt.％，Ni 0～1.5wt.％，Mn 0.4～0.8wt.％，Mg 0～0.4wt.％，Cr 0.08～0.3wt.％，Zr 0.01～0.15wt.％，Ti 0.03
‑
0.1wt.％，Sr 0.005～0.025wt.％，其余为铝和不可避免杂质元素，所述不可避免杂质元素中Fe≤0.18wt.％，其他单个杂质元素含量≤0.05wt.％，且其他杂质总量≤0.3wt.％。2.根据权利要求1所述的一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，控制Si/Ni的含量比值不低于7:1，Mn/Cr的含量比值为3:1～4:1，Cr/Zr的含量比值为2:1～3:1。3.根据权利要求1所述的一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，第二相尺寸＜20μm。4.根据权利要求1所述的一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述不可避免杂质元素中包括Cu、V、P、Ca、Zn。5.根据权利要求1所述的一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述Mn 0.4～0.6wt.％，Mg 0.05～0.25wt.％，Cr 0.08～0.25wt.％，Zr 0.03～0.12wt.％，Sr 0.01～0.025wt.％。6.根据权利要求1所述的一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述Ni 0～1.2wt.％，Mn 0.4～0.55wt.％，Mg 0.05～0.20wt.％，Cr 0.08～0.18wt.％，Zr 0.03～0.12wt.％，Ti 0.03～0.08wt.％，Sr 0.01～0.02wt.％，Fe≤0.15wt.％，其中，控制Si/Ni的含量比值不低于7:1，Mn/Cr的含量比值为3.5:1～4:1，Cr/Zr的含量比值为2.5:1～3:1，不可避免杂质元素中其他单个杂质元素含量≤0.03wt.％，且其他杂质总量≤0.2wt.％。7.根据权利要求1所述的一种免热处理高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述Si 7.5～9.0wt.％，Ni 0～1.2wt.％，Mn 0.44～0.53wt.％，Mg 0.05～0.20wt.％，Cr 0.1～0.2wt.％，Zr 0.05～0.12wt.％，Ti 0.05～0.1wt.％，Sr 0.01～0.02wt.％，Fe≤0.12wt.％，其中控制Mn/Cr的含量比值为3.5:1～4:1，Cr/Zr的含量比值为2.5:1～3:1，不可避免杂质元素中其他单个杂质元素含量≤0.03wt.％，且其他杂质总量≤0.2wt.％。8.一种如权利要求1
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7任一所述铝合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将铝、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊超，钟鼓，刘俊东，贵星卉，付裕，李虎田，邱楚，周玉立，钱坤，马会君，卢琦，汤靖，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：