一种高Mg含量共晶Al-Si合金及其制备方法与结构件技术

本发明专利技术公开了一种高Mg含量共晶Al

【技术实现步骤摘要】
一种高Mg含量共晶Al
‑
Si合金及其制备方法与结构件


[0001]本专利技术涉及Al
‑
Si系列铸造铝合金
，具体而言，涉及一种高 Mg含量共晶Al
‑
Si合金及其制备方法与结构件。

技术介绍

[0002]Al
‑
Si
‑
Mg合金具有良好的铸造成型性和强韧性，广泛应用于汽车结构件，包括汽车轮毂、气囊支撑臂、减震塔等关键部件。为了应对全球气候变暖及环境污染问题，轻量化已成为汽车领域实现节能减排的有效方法，这对汽车材料提出了更高的强韧化需求。此外，资源的再生循环利用已成为减少碳排放的有效途径之一，而采用废旧铝替代再生铝成为世界各国的大势所趋。
[0003]Al
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Si
‑
Mg是一种可热处理强化铝合金，通过沉淀强化可以大幅提高合金的强度，但显著降低了合金的韧性，无法实现合金强度和塑性的协同提高。晶粒细化是改善合金强韧性的有效途径之一，但常用的Al
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Ti
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B细化剂不适用于Al
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Si
‑
Mg系铝合金，目前主要以B作为替代品。第二相的变质也能提高合金的强韧性，Sr是改善共晶硅形态的有效变质剂，工业上最为常用。但含量过高时易与B发生反应，毒化细化和变质效果。因此，采用复合细化变质，已成为当前提高Al
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Si
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Mg合金的强韧性的主要方法。
[0004]CN201911363350.3公开了一种高强度铸造铝硅合金及其制造方法，其成分为：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Ti、Zr、Sr、B等细化变质元素等细化合金的强韧性。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和Zr，成本较高，且Mg含量较低，阻碍了合金强度的进一步提高。
[0005]CN202010861184.6公开了一种亚共晶铝硅合金及其制备方法，该合金由91.3wt.％的Al、8wt.％的Si、0.6wt％的Mg和0.1wt％的Cu组成。该合金中具有较高含量的Mg，及采用Sr变质。T6热处理后，合金的强度、屈服强度和伸长率分别达到311MPa、250MPa和7.8％。但该合金的塑性略低，不满足伸长率超过8％的要求。
[0006]CN113088771A公开了一种亚共晶Al
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Si合金及其制备方法，涉及铸造铝合金技术；该亚共晶Al
‑
Si合金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<0.15％，其余杂质元素<0.15％；其中，RE为Ce和La中的一种或两种。该合金采用Sr、RE复合变质，深度变质共晶硅，提高合金的塑性；同时提高Mg的含量提高合金的强度。T6热处理后，合金的强度、屈服强度和伸长率分别达到330MPa、280MPa和11％。该合金中缺乏晶粒细化处理，且 Mg含量较低，强度有待进一步提高。
[0007]鉴于此，本申请提出一种低成本，高Mg含量的高强韧Al
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Si合金及其制备方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种高Mg含量共晶Al
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Si合金以解决上述技术问题。
[0009]本专利技术的目的之二在于提供一种上述高Mg含量共晶Al
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Si合金的制备方法。
[0010]本专利技术的目的之三在于提供一种制备材料包括上述高Mg含量共晶 Al
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Si合金的结构件。
[0011]本申请可这样实现：
[0012]第一方面，本申请提供一种高Mg含量共晶Al
‑
Si合金，按质量百分数计，该高Mg含量共晶Al
‑
Si合金的成分包括：6.5
‑
8.5％的Si、0.61
‑
0.90％的Mg、＜0.15％的Fe、0.02
‑
0.05％的RE、0.01
‑
0.02％的B、0.015
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0.03％的 Sr以及＜0.15％的不可避免的杂质，余量为Al；
[0013]其中，B和Sr的总量不超过0.04％，RE包括La、Ce和Y中的至少一种。
[0014]第二方面，本申请提供如前述实施方式的高Mg含量共晶Al
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Si合金的制备方法，包括以下步骤：按成分制备高Mg含量共晶Al
‑
Si合金。
[0015]第三方面，本申请提供一种结构件，该结构件的制备材料包括前述实施方式的高Mg含量共晶Al
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Si合金。
[0016]本申请的有益效果包括：
[0017]本申请通过对合金中的成分组成和含量进行特定设置，使得相应的合金能够在Mg含量较高的条件下使共晶Al
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Si合金具有高强韧性，兼具较高的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度。
附图说明
[0018]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限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为试验例1中对比例1制得的合金的组织微观形貌图；
[0020]图2为试验例1中实施例1制得的合金的组织微观形貌图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0022]下面对本申请提供的高Mg含量共晶Al
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Si合金及其制备方法与结构件进行具体说明。
[0023]本申请提出一种高Mg含量共晶Al
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Si合金，按质量百分数计，该高 Mg含量共晶Al
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Si合金的成分包括：6.5
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8.5％的Si、0.61
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0.90％的Mg、＜ 0.15％的Fe、0.02
‑
0.05％的RE、0.01
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0.02％的B、0.015
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0.03％的Sr以及＜ 0.15％的不可避免的杂质，余量为Al本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高Mg含量共晶Al
‑
Si合金，其特征在于，按质量百分数计，所述高Mg含量共晶Al
‑
Si合金的成分包括：6.5
‑
8.5％的Si、0.61
‑
0.90％的Mg、＜0.15％的Fe、0.02
‑
0.05％的RE、0.01
‑
0.02％的B、0.015
‑
0.03％的Sr以及＜0.15％的不可避免的杂质，余量为Al；其中，B和Sr的总量不超过0.04％，RE包括La、Ce和Y中的至少一种。2.根据权利要求1所述的高Mg含量共晶Al
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Si合金，其特征在于，所述高Mg含量共晶Al
‑
Si合金的成分包括：6.5
‑
8.2％的Si、0.65
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0.85％的Mg、＜0.12％的Fe、0.03
‑
0.05％的RE、0.01
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0.02％的B、0.015
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0.03％的Sr以及＜0.15％的不可避免的杂质，余量为Al。3.如权利要求1或2所述的高Mg含量共晶Al
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Si合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按所述成分制备高Mg含量共晶Al
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Si合金。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备包括：将工业纯铝和Al
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Si
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Mg系铝废料进行熔化；随后加入Si块或Al
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Si中间合金继续熔化；再加入工业纯Mg、Al
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Sr
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RE中间合金和Al
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3B中间合金继续熔化。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述工业纯铝和Al
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Si
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Mg系铝废料于750
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780℃的条件下熔化；优选地，所述Al
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Si
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Mg系铝废料中，Al、Si、Mg三种元素的总量至少占所述Al
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Si
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Mg系铝废料的99.5％；优选地，所述Al
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋东福，徐静，贾义旺，周楠，郑开宏，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：