一种免热处理铝合金材料及其成型工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种免热处理铝合金材料，属于铝合金技术领域，本发明专利技术所述的免热处理铝合金材料包括以下组分：Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti、Sr、Zr、Cr、B、稀土La+Y、Al及不可避免的杂质元素，所述的组分按百分比配比为Si：7.0

【技术实现步骤摘要】
一种免热处理铝合金材料及其成型工艺


[0001]本专利技术涉及铝合金
，具体是指一种免热处理铝合金材料及其成型工艺。

技术介绍

[0002]面对汽车行业零部件市场需求的新变化，为了实现汽车零部件在一体化、大尺寸、薄壁、结构复杂和热处理易变形的新能源汽车结构件“铝代钢”材料的替代的目的，提出了免热处理铝合金的新工艺。免热处理铝合金结构件的生产可以降低生产成本，提高生产效率。同时对于推动汽车轻量化、节能减排和增加新能源汽车的续航能力，提升车辆安全等方面将发挥至关重要的作用。
[0003]免热处理力学性能自强化铝合金，其特点是零部件不需要经过高温固溶处理和人工时效，仅通过自然时效即可获得较高的强韧性能。目前国内外各研究机构及制造商都在大力开发免热处理铝合金，虽然近些年免热处理高强韧铝合金开发取得较大进展，但在成本降低(低成本合金化元素选择)、强韧性能提高和成形能力改善等方面仍需进一步突破，满足大型薄壁复杂高强韧铝合金构件的制备。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是现有的免热处理铝合金成本高、强韧性能及成形能力差的技术问题，提供一种能降低生产成本、提高构件结构性能的免热处理铝合金材料及其成型工艺。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种免热处理铝合金材料，所述的免热处理铝合金材料包括以下组分：Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti、Sr、Zr、Cr、B、稀土La+Y、Al及不可避免的杂质元素，所述的组分按百分比配比为Si：7.0
‑
10.5％、Fe：0.1
‑
0.8％、Cu：0.95
‑
4.0％、Mn：0.2
‑
0.7％、Mg：0.4
‑
1.44％、Zn：0.1
‑
1.2％、Ti：0.036
‑
0.1％、Sr：0.02
‑
0.06％、Zr：0.002
‑
0.06％、Cr：0≤Cr＜0.008％、B：0≤B≤0.002％、稀土La+Y：0≤稀土La+Y≤0.2％，余量为Al和不可避免的杂质元素。
[0006]作为改进，所述的不可避免的杂质元素的总量为0
‑
0.15％。
[0007]一种免热处理铝合金材料成型工艺，所述的成型工艺包括以下步骤：
[0008]S1备料：按照各成分的质量百分比分别称取各原料，并进行干燥备用；
[0009]S2熔炼：将称取的各原料按顺序加入熔炼炉中，并加热到752℃
‑
770℃，待加热熔化后搅拌均匀，得到第一合金熔体；
[0010]S3精炼除渣：对S2得到的第一合金熔体进行精炼处理，完成除气和除杂，静置一段时间后，得到第二合金熔体；
[0011]S4成形：将S3中得到的第二合金熔体送入压铸机的压铸模具中压铸，即得到免热处理铝合金结构件。
[0012]作为改进，所述的S2中原料的加入顺序为先将A00铝锭、Al
‑
Si合金锭、Al
‑
Fe合金、纯Cu板、Al
‑
Mn中间合金、Al
‑
Ti中间合金及Al
‑
Zn中间合金加入熔炼炉中熔化，待其完全溶
解后，加入纯Mg、Al
‑
Zr中间合金，待其完全溶解后，最后加入Al
‑
Ti
‑
B中间合金、AL
‑
Cr中间合金、Al
‑
Sr中间合金以及稀土La+Y。
[0013]作为改进，所述的S3中精炼处理时加入精炼剂进行净化处理，所述的精炼剂的用量为第一合金熔体质量的1
‰
～3
‰
，静止时间为10～20min。
[0014]作为改进，所述的S3中除气为炉内通入保护性气体条件下除气，除气时温度调整为690
‑
710℃。
[0015]作为改进，所述的保护性气体出口压力为0.4
‑
0.6MPa，除气时间不少于30min。
[0016]作为改进，所述的S3中除气采用的在线除气机转速为25r/s，氮气流量为20
‑
25LPM，除气前，需对转子进行预热，预热温度为300
‑
400℃。
[0017]作为改进，所述的压铸机的进料管道和压铸模具需要预热，进料管道预热温度为300
‑
350℃，模具温度为100
‑
120℃。
[0018]作为改进，所述的S4中制得的免热处理铝合金结构件的抗拉强度为320
‑
380MPa，屈服强度为170
‑
270MPa,伸长率为2
‑
6.5％。
[0019]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0020]①
本专利技术在成分设计方面将Si控制在7
‑
10％亚共晶系列的范围内，可以很好地提高铝合金中的流动性和充型能力，通过其他元素的共同协同作用，在保证一定的延伸率的同时，提高屈服强度；
[0021]②
本专利技术铝合金由于变质
‑
细化同步进行，压铸结构件晶粒尺寸明显细化，Sr元素与稀土元素Y+La共同变质作用优选于单独Sr变质效果，可以使共晶硅由粗大的针片状转变为短杆状，再加入细化剂Al
‑
Ti
‑
B，实现双重细化效果，屈服强度得以提高，另外稀土La+Y的加入可以提高合金的抗腐蚀性能；
[0022]③
本专利技术Mn控制在0.2
‑
0.7％，在合金中形成Al
12
Mn3Si2和AlFeMnSi化合相，呈球状颗粒或汉字状组织，避免长针状Fe相的形成，改善合金的脱模性，同时还可以和Mg形成均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能；
[0023]④
本专利技术通过对铝液中非金属夹杂物、氧化物及含气的高效去除，保证铝液具有较高的纯净度，避免因铝液中含气量的净化处理效果不好，导致后期不良品的产生；
[0024]⑤
本专利技术铝合金在保证合金优异力学性能的基础上，保持铝合金优良的铸造性能和流动性能，同时减小合金铸造热裂倾向，利于成形大型复杂壁厚不均匀的高强韧铝合金结构件，提高良品率。
[0025]上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本专利技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
[0027]图1是本专利技术免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免热处理铝合金材料，其特征在于：所述的免热处理铝合金材料包括以下组分：Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti、Sr、Zr、Cr、B、稀土La+Y、Al及不可避免的杂质元素，所述的组分按百分比配比为Si：7.0
‑
10.5％、Fe：0.1
‑
0.8％、Cu：0.95
‑
4.0％、Mn：0.2
‑
0.7％、Mg：0.4
‑
1.44％、Zn：0.1
‑
1.2％、Ti：0.036
‑
0.1％、Sr：0.02
‑
0.06％、Zr：0.002
‑
0.06％、Cr：0≤Cr＜0.008％、B：0≤B≤0.002％、稀土La+Y：0≤稀土La+Y≤0.2％，余量为Al和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的一种免热处理铝合金材料，其特征在于：所述的不可避免的杂质元素的总量为0
‑
0.15％。3.一种免热处理铝合金材料成型工艺，其特征在于：所述的成型工艺包括以下步骤：S1备料：按照各成分的质量百分比分别称取各原料，并进行干燥备用；S2熔炼：将称取的各原料按顺序加入熔炼炉中，并加热到752℃
‑
770℃，待加热熔化后搅拌均匀，得到第一合金熔体；S3精炼除渣：对S2得到的第一合金熔体进行精炼处理，完成除气和除杂，静置一段时间后，得到第二合金熔体；S4成形：将S3中得到的第二合金熔体送入压铸机的压铸模具中压铸，即得到免热处理铝合金结构件。4.根据权利要求3所述的一种免热处理铝合金材料成型工艺，其特征在于：所述的S2中原料的加入顺序为先将A00铝锭、Al
‑
Si合金锭、Al
‑
Fe合金、纯Cu板、Al
‑
Mn中间合金、Al
‑
Ti中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑高利，臧永兴，孙克明，霍臣明，葛素静，李雪珂，
申请(专利权)人：河北新立中有色金属集团有限公司，
类型：发明
国别省市：