低成本高延性铸造铝合金制造技术

本发明专利技术涉及低成本高延性铸造铝合金。提供了用于铸造成部件例如车辆部件的铝合金。铝合金包含硅、锌、镁、铜、锰、铁和锶。在铸造步骤之后，铸造铝合金具有至少105MPa的屈服强度、至少180MPa的极限抗拉强度(UTS)和8％至10％的延伸率。延伸率。延伸率。

【技术实现步骤摘要】
低成本高延性铸造铝合金


[0001]本专利技术一般地涉及用于铸造的铝合金、形成铝合金的方法、由铸造铝合金形成的车辆部件以及制造铸造部件的方法。

技术介绍

[0002]在汽车工业中常常使用铝合金的铸造来形成轻量化部件，包括复杂结构部件、白车身(body
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white)部件、悬架部件和底盘部件。存在许多类型的已知铸造工艺，例如高压模铸、低压铸造和压挤铸造。模具通常由硬化工具钢形成。尽管铸造设备昂贵，但所形成的每个部件的成本相对低，这使得该工艺适用于大批量生产。
[0003]然而，期望铸造工艺和用于铸造工艺中的材料的改进。例如，期望能够形成具有较高延性而不损失流动性或可铸造性的部件的铝合金。铝合金还应能抵抗与热开裂、焊接、收缩和腐蚀相关的损坏。此外，尽管期望轻量化部件，但部件仍应提供高强度和韧性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个方面提供了铝合金，其包含基于铝合金的总重量的至少80重量百分比(重量％)的铝、6.0重量％至8.0重量％的硅、1.0重量％至2.0重量％的锌、小于0.25重量％的铁和0.2重量％至0.4重量％的锰。
[0005]本专利技术的另一个方面提供了铝合金，其包含基于铝合金的总重量的至少80重量百分比(重量％)的铝、6.0重量％至8.0重量％的硅、1.0重量％至2.0重量％的锌、0.3重量％至0.6重量％的铁和0.2重量％至0.5重量％的锰。
[0006]本专利技术的又一个方面提供了铝合金，其包含基于铝合金的总重量的至少80重量百分比(重量％)的铝、9.5重量％至11.5重量％的硅、0.3重量％至0.8重量％的锌、0.3重量％至0.6重量％的铁和0.2重量％至0.5重量％的锰。
[0007]本专利技术的另一个方面提供了由以上公开的铝合金中的至少一者形成的铸造铝合金、以及制造该铸造铝合金的方法。
附图说明
[0008]通过参照在结合附图考虑时的以下详细描述，由于本专利技术的其他优点变得更好理解，因此将容易地认识到本专利技术的其他优点，其中：
[0009]图1示出了由根据本专利技术的一个实施方案的铝合金形成的示例部件的一部分；
[0010]图2示出了根据示例实施方案的铝合金和由该铝合金形成的铸造零部件的实例；
[0011]图3示出了根据本专利技术的一个示例实施方案的铝合金相对于比较铝合金的机械特性；
[0012]图4为比较根据本专利技术的一个示例实施方案的铝合金相对于比较铝合金的弯曲曲线(负载相对于伸长)；以及
[0013]图5示出了比较根据本专利技术的一个示例实施方案的铝合金相对于比较铝合金的可
铆接性(rivetability)测试结果。
具体实施方式
[0014]本专利技术的一个方面提供了用于铸造部件例如轻量化机动车辆部件的改进的铝合金。这样的部件的实例包括结构部件、白车身部件、悬架部件或底盘部件。铝合金为部件提供了改善的延性和延伸率，而不存在热撕裂或者流动性或可铸造性的损失。铝合金还比用于铸造的其他铝合金便宜，这尤其有利于大批量生产。由根据示例实施方案的铝合金形成的部件10的实例在图1和图2中示出。
[0015]改进的铝合金是基于铝的，因此基于铝合金的总重量，通常包含至少80重量百分比(重量％)的量的铝。铝合金还包含一定量的硅(Si)，硅帮助实现铝合金的改善的可铸造性，并因此降低废品率(scrap rate)并降低成本。除了大量的硅共晶相之外，由铝合金形成的部件的延伸率通常为5％至8％。铝合金的可铸造性、强度和韧性也可以基于硅的量进行调节。
[0016]另外的合金元素也可以存在于改进的铝合金中，以进一步改善延伸率和延性或实现期望的强度和韧性。例如，可以添加镁(Mg)、锰(Mn)和/或铁(Fe)以进一步改善延性、可铸造性、强度、延性和/或韧性。特别地，锰可以用于防止粘模，镁可以用于形成Mg2Si用于强化。铝合金还可以包含铜(Cu)和锌(Zn)中的至少一者以提高强度，优选地不对耐腐蚀性产生负面影响。锌还用作固溶体强化剂以改善可切削性。另外的合金元素也可以提供其他冶金效果，例如对热开裂、焊接(soldering)、收缩和腐蚀的提高的抗性。也可以添加锶(Sr)以改变由于硅产生的特性。
[0017]根据第一示例实施方案，基于铝合金的总重量，除了至少80重量％的铝之外，铝合金还包含6.0重量％至8.0重量％的硅、1.0重量％至2.0重量％的锌、0.05重量％至0.3重量％的镁、小于0.05重量％的铜、0.2重量％至0.4重量％的锰、小于0.25重量％的铁和0.03重量％至0.08重量％的锶。铝合金还可以包含其他元素，例如杂质，基于铝合金的总重量，其他元素中的每种元素的量小于0.05重量％且总量小于0.15重量％。第一示例实施方案的铝合金被称为Aural 5M，因为其为Aural 5S的改进版本。
[0018]根据第二示例实施方案，基于铝合金的总重量，除了至少80重量％的铝之外，铝合金还包含6.0重量％至8.0重量％的硅、1.0重量％至2.0重量％的锌、0.05重量％至0.3重量％的镁、0.10重量％至0.40重量％的铜、0.2重量％至0.5重量％的锰、0.3重量％至0.6重量％的铁、0.01重量％至0.03重量％的锶和最大0.15重量％的钛。铝合金还可以包含其他元素，例如杂质，基于铝合金的总重量，其他元素中的每种元素的量小于0.05重量％且总量小于0.15重量％。第二示例实施方案的铝合金被称为Aural 5R，因为其包含大量的再循环材料。由包含再循环材料的铝合金形成的铸造部件10的实例如图2所示。
[0019]根据第三示例实施方案，基于铝合金的总重量，除了至少80重量％的铝之外，铝合金还包含9.5重量％至11.5重量％的硅、0.3重量％至0.8重量％的锌、0.1重量％至0.6重量％的镁、0.20重量％至0.90重量％的铜、0.2重量％至0.5重量％的锰、0.3重量％至0.6重量％的铁、0.01重量％至0.03重量％的锶和最大0.15重量％的钛。铝合金还可以包含其他元素，例如杂质，基于铝合金的总重量，其他元素中的每种的量小于0.05重量％且总量小于0.15重量％。第三示例实施方案的铝合金被称为Aural 2R，因为其包含大量的再循环材料。
[0020]实施例1至3的铝合金在下表1中提供。
[0021]表1
[0022][0023]实施例2和实施例3的铝合金优选由再循环的铝(例如再循环的车轮,road wheels)获得。当铝合金由再循环材料形成时，生产铝合金所需的能量减少约95％。
[0024]本专利技术的另一个方面提供了由铝合金形成的铸造部件10以及通过使铝合金熔融并对熔融的铝合金进行铸造来制造铸造部件10的方法。形成铸造部件的方法通常由使铝合金熔融开始。使用任何铸造工艺以形成部件，例如高压模铸、低压铸造或压挤铸造。在一个示例实施方案中，铸造工艺为模铸工艺，所述模铸工艺通常包括在压力下迫使熔融铝合金进入未加热的铸模或模具腔中。
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金，包含：基于所述铝合金的总重量的至少80重量百分比(重量％)的铝；6.0重量％至8.0重量％的硅；1.0重量％至2.0重量％的锌；小于0.25重量％的铁；和0.2重量％至0.4重量％的锰。2.根据权利要求1所述的铝合金，所述铝合金还包含基于所述铝合金的总重量的0.05重量％至0.3重量％的镁、小于0.05重量％的铜和0.03重量％至0.08重量％的锶。3.根据权利要求2所述的铝合金，所述铝合金还包含其他元素，基于所述铝合金的总重量，所述其他元素中每种的量小于0.05重量％且总量小于0.15重量％。4.一种由根据权利要求1所述的铝合金形成的铸造部件。5.根据权利要求4所述的铸造部件，其中所铸造的铝合金具有至少105MPa至110MPa的屈服强度、至少180MPa的极限抗拉强度(UTS)和8％至15％的延伸率。6.一种铝合金，包含：基于所述铝合金的总重量的至少80重量百分比(重量％)的铝；6.0重量％至8.0重量％的硅；1.0重量％至2.0重量％的锌；0.3重量％至0.6重量％的铁；和0.2重量％至0.5重量％的锰。7.根据权利要求6所述的铝合金，所述铝合金还包含基于所述铝合金的总重量的0.05重量％至0.3重量％的镁、0.10重量％至0.40重量％的铜、0.01重量％至0.03重量％的锶和不大于0.15重量％的钛。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰迪，
申请(专利权)人：麦格纳国际公司，
类型：发明
国别省市：