铸造铝硅合金及其制备方法和航空或汽车铸件用铝硅合金技术

本申请提供一种铸造铝硅合金及其制备方法和航空或汽车铸件用铝硅合金，其成分按照质量百分含量计，包括：Si 6.8％

【技术实现步骤摘要】
铸造铝硅合金及其制备方法和航空或汽车铸件用铝硅合金


[0001]本申请涉及金属材料领域，具体涉及一种铸造铝硅合金及其制备方法和航空或汽车铸件用铝硅合金。

技术介绍

[0002]最近几年来，随着航空、航天领域发展的需求，各种成分不尽相同的高强度、高韧性的铸造Al
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Si合金应运而生。A357(美国军标，Al
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7Si
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0.6Mg)合金作为这种应运产生的高强度、高韧性铸造Al
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Si合金之一，被广泛应用在国外市场。同样，广泛应用的高强韧铸造Al
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Si合金是与A357合金相似的ZL114A合金，它是铸造Al
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Si合金中地位极重的一个分支，在飞机和导弹上需要承担高负荷的零件上应用得较多。ZL114A合金，由于Mg含量为0.4～0.7％，因此其强度比较高，但是延伸率较低，从而影响ZL114A合金的塑性和韧性。A357合金的砂型铸件抗拉强度可以达到320MPa，延伸率大于5％，它的性能远远高于目前航空航天企业中广泛使用的ZL114A合金，而ZL114A合金现在也正因为其性能太低的特点正面临着严峻的考验。
[0003]同时，随着汽车轻量化，尤其是簧下减重越来越迫切，ZL101A铝合金在性能上，尤其是抗拉强度及屈服强度显示出了局限。ZL114A可以弥补ZL101A铝合金在性能上的不足，然而为了保证ZL114A铝合金最终力学性能，ZL114A对铝合金杂质含量要求较高，例如其铝锭一般采用高纯铝(Al≥99.999％)，因此，ZL114A铝合金成本的提升严重限制了ZL114A铝合金在汽车等行业的应用。
[0004]ZL114A铝合金中的主要合金元素为Si，Mg，主要杂质为Fe。ZL114A铝合金中提高屈服强度可以提高合金中Mg的含量，随着Mg含量的提高，合金的抗拉强度和屈服强度上升，但其延伸率会急剧下降。同时，杂质Fe也是影响合金强度和延伸率的重要因素。Fe元素相对其他元素而言，对ZL114A铝合金的作用时有害的，它的含量越多，合金的强硬度及延伸率就会越低。特别是延伸率，将受到严重损害。因此，即使在合金的Fe含量是很低，它也可以形成一个富Fe相，因此，Fe含量的杂质必须严格控制。通常ZL114A在熔炼过程中添加Al5TiB或AlTiC等细化剂细化合金铸造组织，但对于AL114A铝合金来说，细化效果有限且补强效果有限。
[0005]如何解决ZL114A铝合金晶粒细化、强韧性匹配及消弱杂质对性能的影响，是提高ZL114A铝合金性能及应用的重要途经。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本申请提供一种铸造铝硅合金及其制备方法和航空或汽车铸件用铝硅合金，通过优化合金成分，改善高力学性能的铝硅合金因杂质受限带来成本较高的问题，同时提升了铝硅合金的强韧性能。
[0007]本申请第一个方面为提供一种铸造铝硅合金，其成分按照质量百分含量计，包括：Si 6.8％
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7.2％、Mg 0.45％
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0.65％、Mn 0.1％
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0.2％、Ti 0.1％
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0.2％、Er 0.07％
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0.1％、Sr 0.01％
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0.02％、TiB
2 0.08％
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0.12％、Fe≤0.2％，Al余量。
[0008]可选的，在本申请一些实施例中，铸造铝硅合金，其成分按照质量百分含量计，包括：Si 7.0％
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7.15％、Mg 0.54％
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0.60％、Mn 0.14％
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0.175％、Ti 0.12％
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0.18％、Er 0.08％
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0.095％、Sr 0.012％
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0.015％、TiB
2 0.085％
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0.115％、Fe≤0.2％，Al余量。
[0009]铝合金成分中Ti元素，以Al
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Ti中间合金形式加入。Ti与Al形成TiAl3相，成为结晶时的非自发核心，起到细化铸造组织和焊缝组织的作用。TiB2以TiB2/Al复合材料形式加入，TiB2为六方晶体结构的晶种材料，TiB2的平面点阵面和α
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Al的平面点阵面错配度小于15％，从晶格匹配角度来看，TiB2是α
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Al潜在的形核基底，在凝固过程中可以作为异质形核核心有效细化晶粒，同时亚微米级的TiB2陶瓷颗粒弥散分布在基体中可以起到弥散强化作用提高合金的强度。
[0010]本申请第二个方面为提供一种铸造铝硅合金的制备方法，其包括：
[0011]获得具有如下合金成分的合金熔体，按照质量百分含量计：Si 6.8％
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7.2％、Mg 0.45％
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0.65％、Mn 0.1％
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0.2％、Ti 0.1％
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0.2％、Er 0.07％
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0.1％、Sr 0.01％
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0.02％、TiB
2 0.08％
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0.12％、Fe≤0.2％，Al余量，熔铸后得到合金铸锭；
[0012]对所述合金铸锭进行固溶淬火处理，之后进行时效处理，冷却后得到所述铝硅合金。
[0013]可选的，在本申请一些实施例中，所述固溶淬火处理采用以下工艺参数：固溶的温度为540℃
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545℃，固溶的时间为10h
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16h，淬火的温度为60℃
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80℃。
[0014]可选的，在本申请一些实施例中，所述时效处理采用以下工艺参数：时效的温度为150℃
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170℃，时效的时间3h
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8h；和/或，所述冷却为空冷。
[0015]可选的，在本申请一些实施例中，将纯度大于99.00％的铝锭、含Si原料、含Mn原料和含Ti原料加入至熔炉中加热熔化，待所有原料溶清后保温静置，再依次加入Mg、TiB2/Al复合材料和含Er原料，溶清后静置，得到所需成分的中间熔体；
[0016]对所述中间熔体进行除杂处理，之后进行精炼，在精炼的同时加入含Sr原料进行变质处理，再经除渣后得到所述合金熔体。
[0017]可选的，在本申请一些实施例中，所述含Si原料为Al
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Si中间合金；和/或，所述含Mn原料为Al
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Mn中间合金；和/或，所述含Ti原料为Al
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Ti中间合金；和/或，所述含Er原料为Al
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Er中间合金；和/或，所述含Sr原料为Al
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Sr中间合金。
[0018]可选的，在本申请一些实施例中，所述TiB2/Al复合材料的TiB2的质量百分比为20％
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30％，和/或，所述TiB2/Al复合材料的粒度直径为100nm
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造铝硅合金，其特征在于，其成分按照质量百分含量计，包括：Si6.8％
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7.2％、Mg0.45％
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0.65％、Mn0.1％
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0.2％、Ti0.1％
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0.2％、Er0.07％
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0.1％、Sr0.01％
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0.02％、TiB
2 0.08％
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0.12％、Fe≤0.2％，Al余量。2.根据权利要求1所述的铸造铝硅合金，其特征在于，其成分按照质量百分含量计，包括：Si7.0％
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7.15％、Mg0.54％
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0.60％、Mn0.14％
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0.175％、Ti0.12％
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0.18％、Er0.08％
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0.095％、Sr0.012％
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0.015％、TiB
2 0.085％
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0.115％、Fe≤0.2％，Al余量。3.一种铸造铝硅合金的制备方法，其特征在于，包括：获得具有如下合金成分的合金熔体，按照质量百分含量计：Si 6.8％
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7.2％、Mg 0.45％
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0.65％、Mn 0.1％
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0.2％、Ti 0.1％
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0.2％、Er 0.07％
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0.1％、Sr 0.01％
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0.02％、TiB
2 0.08％
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0.12％、Fe≤0.2％，Al余量，熔铸后得到合金铸锭；对所述合金铸锭进行固溶淬火处理，之后进行时效处理，冷却后得到所述铝硅合金。4.根据权利要求3所述的铸造铝硅合金的制备方法，其特征在于，所述固溶淬火处理采用以下工艺参数：固溶的温度为540℃
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545℃，固溶的时间为10h<...

【专利技术属性】
技术研发人员：史国栋，王汉光，李国锋，赵立民，
申请(专利权)人：大连科天新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：