一种免热处理的铝合金、其制备方法及结构件与应用技术

本发明专利技术公开一种免热处理的铝合金、其制备方法及结构件与应用，铝合金按质量百分数计，包括：Si：7.5～10.5％，Mg：0.05～0.25％，Fe：0～0.5％，Mn：0.5～2.5％，Er：0.05～0.35％，Ti：0.05～0.3％，Ti/Sr：2.5～7.5，其余为铝和其它杂质元素，其它杂质元素含量小于0.01％。通过采用AlTiCB+Sr复合细化变质Al

【技术实现步骤摘要】
一种免热处理的铝合金、其制备方法及结构件与应用


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种免热处理的铝合金、其制备方法及结构件与结构件在车身上的应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着汽车和通讯行业的快速发展，对汽车、通讯业用材料的性能要求更加苛刻。另外优于环境污染，节能减排等社会环境压力，材料轻量化、低成本化、加工快速化是行业未来的发展趋势。因此，人们对结构件零件进行设计时要求有更高的强度、更高的延伸率、优良的压铸性能、更大的可回收性及更好的连接性，以便实现轻量化的目标。
[0003]目前市面上绝大部分压铸铝合金的强度中等，且延伸率较差，如ADC12、AlSi9Cu3等传统压铸合金。近年来为了满足市场需求，高强高韧压铸铝合金的开发得到越来越多的关注，例如德国莱茵公司开发的SF36合金，该合金主要采用高真空压铸及其热处理工艺达到提高铸件产品性能的要求。繁琐的热处理工艺导致流程加长，已经不满足现代社会对产品的要求。目前，越来越多的厂商为了提高生产节拍，降低生产成本陆续开发了免热处理压铸铝合金(因采用一体化铸造的产品不适合热处理，热处理后产品会变形，后续大铸件矫形成本高，所以要用免热处理材料来做一体化压铸产品)，如美铝开发的C611合金，莱茵公司开发的Castasil
‑
37合金及交大开发的JDA1B合金。C611合金主要通过降低主元素的含量提高延伸率，但强度和压铸性能较差，标准拉伸试棒性能屈服强度基本在100～120MPa，抗拉强度在180～230MPa左右，延伸率9～13％；Castasil
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37合金为了满足压铸性能同时提高延伸率加入了Si，去除了Mg，同时通过加Mo、Zr元素提高合金的强度，整体强度不高，屈服强度120～140MPa，抗拉强度240～260MPa，延伸率9～12％；交大的JDA1B合金为Al
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Si
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Mg系合金并添加了Re、V、Cu元素提高合金的强度，该合金的屈服强度150～180MPa，抗拉强度270～320MPa，延伸率7.5～11％，该合金强度高，但延伸率较低，影响后续产品的连接性能，同时该合金成本高，限制了其应用；铝镁系压铸合金综合性能较好，但铝镁系合金对熔炼、模具及压铸工艺要求高，实际推广受阻。因此开发一种低成本高强高韧并具有优良压铸性能的铝合金，并研究其制备工艺，以满足汽车行业日益提高的优异高性能压铸铝合金产品的实际使用要求，成为各压铸企业追求的目标之一。
[0004]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术由此而来。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的技术问题至少之一，本专利技术目的是提供一种免热处理的铝合金、其制备方法及结构件与应用。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]本专利技术的其中一个目的在于提供一种免热处理的铝合金，所述铝合金按质量百分数计，包括：Si：7.5～10.5％，Mg：0.05～0.25％，Fe：0～0.5％，Mn：0.5～2.5％，Er：0.05～0.35％，Ti：0.05～0.3％，Ti/Sr：2.5～7.5，其余为铝和其它杂质元素，其它杂质元素含量
小于0.01％。需要说明的是，此处的Ti/Sr后面的数字并不是质量百分数，而是两者的质量比。此处通过控制Ti和Sr的质量比，避免形成粗大相，获得均匀细小的基体和共晶硅组织。
[0008]优选的，所述铝合金按质量百分数计，包括：Si：7.8～8.3％，Mg：0.12～0.18％，Fe：0.05～0.2％，Mn：0.65～1.5％，Er：0.09～0.15％，Ti：0.07～0.25％，Ti/Sr：1.5～6.0，其余为铝和其它杂质元素，其它杂质元素含量小于0.01％。此处为了保证后续压铸过程中良好的流动性、脱模性及产品的热暴露性，将Si的含量控制位大于7.5％，同时为了保证产品的连接性能及结合实际生产成分的控制能力，Si的含量应控制位小于8.3％。
[0009]优选的，所述铝合金压铸态的屈服强度135～150Mpa，抗拉强度310～340Mpa，延伸率12～16％，折弯角44～50
°
。
[0010]本专利技术的另一个目的在于提供一种上述的免热处理的铝合金的制备方法，包括如下步骤：
[0011]按铝合金元素配比称取原料，以工业Si块、工业纯Al锭、纯Mg、Mn剂、Al
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50Er中间合金、Al2Ti0.2C0.2B细化剂及纯Sr棒作为原料；
[0012]设置炉温800℃，将工业纯Al锭、Al
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50Er放置于熔炼炉内熔化，熔体温度达到760℃时，保温30min，将工业Si块加入熔体中保温30min待其完全熔化；
[0013]将熔体温度保持为760℃，向熔体中加入Mn剂搅拌，扒渣；
[0014]成分合格后，将熔体温度升高至730℃～760℃，加入纯Sr棒，搅拌，保温30～45min；
[0015]温度降至730℃，加入纯Mg，通入Ar气，除气完成后静置15～40min，取成分样，若成分不合格可以再调整；
[0016]当熔体温度升至740～750℃，除气完毕后加入Al2Ti0.2C0.2B细化剂，并充分搅拌1～3分钟；
[0017]模具预热到150～220℃，进行合金锭浇铸的操作或者合金锭的压铸，最终获得所述的铝合金锭或者压铸件。
[0018]优选的，使用所述压铸铝合金进行浇铸或压铸生产时，金属压力500～800bar。经申请人发现，铸造压力太低，合金产品的致密性不好，影响产品性能，铸造压力太高会影响模具寿命，产品飞边。本申请通过合理设计优化，得出上述压力值范围。
[0019]优选的，使用所述压铸铝合金进行浇铸或压铸生产时，填充速度3～5m/s。经申请人发现，填充速度小，熔体温降过快，填充速度高，熔体卷气严重。本申请通过合理设计优化，得出上述填充速度范围。
[0020]优选的，使用所述压铸铝合金进行浇铸或压铸生产时，留模时间10～20s。经申请人发现，留模时间过长会因为冷却给抽芯和顶出铸件造成困难，可能出现拉伤、甚至开裂，且降低了生产效率；留模时间过短易使铸件变形、顶凸、开裂或表面起泡。本申请通过合理设计优化，得出上述留模时间范围。
[0021]优选的，所述铝合金压铸态的屈服强度135～150Mpa，抗拉强度310～340Mpa，延伸率12～16％，折弯角44～50
°
。
[0022]本专利技术的还有一个目的在于提供一种结构件，采用上述任一项的免热处理的铝合金或采用上述任一项的制备方法制得的铝合金加工而成。
[0023]本专利技术的还有一个目的在于提供上述的结构件在车身结构件上的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0025](1)首先通过采用AlTiCB+Sr复合细化变质Al
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Si
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Mg合金，同时提高合金的力学性能和连接性能，其次通过调控Si/M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免热处理的铝合金，其特征在于，所述铝合金按质量百分数计，包括：Si：7.5～10.5％，Mg：0.05～0.25％，Fe：0～0.5％，Mn：0.5～2.5％，Er：0.05～0.35％，Ti：0.05～0.3％，Ti/Sr：2.5～7.5，其余为铝和其它杂质元素，其它杂质元素含量小于0.01％。2.根据权利要求1所述的免热处理的铝合金，其特征在于，所述铝合金按质量百分数计，包括：Si：7.8～8.3％，Mg：0.12～0.18％，Fe：0.05～0.2％，Mn：0.65～1.5％，Er：0.09～0.15％，Ti：0.07～0.25％，Ti/Sr：1.5～6.0，其余为铝和其它杂质元素，其它杂质元素含量小于0.01％。3.根据权利要求1或2所述的免热处理的铝合金，其特征在于，所述铝合金压铸态的屈服强度135～150Mpa，抗拉强度310～340Mpa，延伸率10～16％，折弯角44～50
°
。4.一种根据权利要求1
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3任一项所述的免热处理的铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按铝合金元素配比称取原料，以工业Si块、工业纯Al锭、纯Mg、Mn剂、Al
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50Er中间合金、Al2Ti0.2C0.2B细化剂及纯Sr棒作为原料；设置炉温800℃，将工业纯Al锭、Al
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50Er放置于熔炼炉内熔化，熔体温度达到760℃时，保温30min，将工业Si块加入熔体中保温30min待其完全熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱楚，
申请(专利权)人：乔治费歇尔金属成型科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：