一种高强韧高屈服压铸铝硅合金、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种高强韧高屈服压铸铝硅合金、其制备方法及应用，高强韧高屈服压铸铝硅合金包括质量百分比如下的各组分：Si9.5％

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧高屈服压铸铝硅合金、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及金属材料技术，尤其涉及一种高强韧高屈服压铸铝硅合金、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]一体化压铸技术的应用，目前已经开始在汽车行业引起了新的变化。这项新技术由特斯拉引入电动汽车行业，基于免热处理铝合金材料和大型超高锁模力压铸机设备，将多个汽车零件压铸成为一个零件。在实际应用中，这项技术可以在一定程度上减轻汽车之中，从而提升电动汽车续航；减少生产工序，降低生产成本，同时提升生产效率。免热处理铝合金材料是一体化压铸技术的基础。由于多个零部件集成在一起，进行常规高温热处理后会出现尺寸变形和表面缺陷等问题，极大地影响成品率，因此免热处理压铸材料就成了关键。
[0003]铝硅合金作为压铸铝合金代表，硅直接影响合金的铸造性能，较好的流动性，有利于充型补缩，减少疏松缩孔和热裂；高铜的加入以求提高铝合金强度。但当合金化性能还达不到预期时，科研工作者在此基础上做了大量而细致微合金化及组织细化工作，以期细化和强化合金组织及提升铝合金的各项性能，加入微合金元素主要集中在稀土元素和部分少量金属元素上，稀土元素主要有Er、La、Y、Yb、Sc、Sr及混合稀土Re等，少量金属元素主要有Ti、Zr、V、Mn、B、Ni、Ag等。传统的AlTiB系列细化剂对压铸铝硅合金铸态组织细化效果不明显。经过以上微合金化及组织细化后，压铸铝硅性能提升有限，现有技术缺少满足轻量化性能需求，及缺少高强韧高屈服的铝硅系压铸铝合金。
[0004]专利局网站上公开了一篇专利文件，专利号为CN202011407111.6，所述高强韧压铸铝硅合金，按质量百分比计，包括如下成分：Si：8.5～11.5％；Cu：1.0～3.0％；Zn：0.5～1.5％；Mg：0.2～0.6％；B：0.01～0.1％；La：0.1～0.22％；Sr：0.02～0.08％；Mn：0.4～0.7％；Fe：不大于0.2％；余量为Al和不可避免的杂质。具有较高的强韧性，能够在汽车上得到更广泛地应用，尤其是应用到对强度和韧性都有很高要求的底盘和车身结构件上。该专利技术中合金通过添加Zn元素提高合金强度，添加B、La等稀土元素对材料铸造组织进行细化变质，后采用电磁加热方法进行热处理。此方案对合金的熔炼工艺、压铸工艺及后续热处理工艺提出了更高的要求。
[0005]如何解决铝硅系压铸合金的组织细化、强韧性匹配及消弱杂质对性能的影响，是提高铝硅系压铸合金性能及应用的重要途经。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，针对目前铝硅系压铸合金力学性能无法满足需求的问题，提出一种高强韧高屈服压铸铝硅合金，该铝硅合金通过优化合金成分，添加TiB2陶瓷颗粒，提升了压铸铝硅合金的力学性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高强韧高屈服压铸铝硅合金，包
括质量百分比如下的各组分：
[0008][0009]余量为Al。
[0010]进一步地，所述高强韧高屈服压铸铝硅合金，包括质量百分比如下的各组分：
[0011][0012][0013]余量为Al。
[0014]进一步地，所述高强韧铸造铝硅铜镁合金组分中Ti为单质Ti和/或TiAl3。
[0015]进一步地，所述高强韧高屈服压铸铝硅合金的抗拉强度为330MPa
‑
370MPa，屈服强度为220MPa
‑
245 MPa，延伸率＞2.5％。
[0016]本专利技术的另一个目的还公开了一种高强韧高屈服压铸铝硅合金的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1将铝锭、含Si原料、含Cu原料、含Mn原料、含Ni原料、含Cr原料和含Ti原料加至熔炉中加热熔化，溶清后静置，再依次加入Mg、含TiB2原料，溶清后静置，得到所需成分的中间熔体；
[0018]S2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铝合金熔体。
[0019]如无特殊说明，本专利技术所述含Ti原料为Al
‑
Ti10中间合金原料，不包括TiB2。
[0020]进一步地，步骤1将铝锭、含Si原料、含Cu原料、含Mn原料、含Ni原料、含Cr原料和含Ti原料加至熔炉中加热至720℃
‑
760℃熔化，溶清后静置50min
‑
70min，再依次加入Mg、含TiB2原料，溶清后静置8min
‑
15min。
[0021]进一步地，所述铝锭纯度大于99.00％。
[0022]进一步地，所述含Si原料为Al
‑
Si中间合金和/或Si；和/或，
[0023]所述含Cu原料为Al
‑
Cu中间合金和/或Cu；和/或，
[0024]所述含Mn原料为Al
‑
Mn中间合金；和/或，
[0025]所述含Ti原料为Al
‑
Ti中间合金；和/或，
[0026]所述含Ni原料为Al
‑
Ni中间合金；和/或，
[0027]所述含Cr原料为Al
‑
Cr中间合金；和/或，
[0028]所述含Sr原料为Al
‑
Sr中间合金。
[0029]所述含TiB2原料为TiB2/Al复合材料。
[0030]进一步地，所述TiB2/Al复合材料中TiB2的质量百分比为20％
‑
30％。优选质量百分比为25％
‑
30％。
[0031]进一步地，所述TiB2/Al复合材料的粒度直径为100nm
‑
1.0μm。优选粒度直径为200nm
‑
500nm。
[0032]进一步地，所述TiB2/Al复合材料包含质量百分含量为1.0
‑
2.5％的B，Ti/B的摩尔比为＝1/2，余量为Al，TiB2/Al复合材料物相组成包括α
‑
Al、TiB2，TiB2平均颗粒尺寸小于0.6μm。
[0033]进一步地，所述TiB2/Al复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0034]步骤(1)原料准备，称取H3BO3、TiO2、铝粉、钛粉和铝锭，其中H3BO3：TiO2：Al粉：Ti粉的摩尔比＝(3.5
‑
5.2)：(0.5
‑
2.1)：(3.5
‑
5.7)：(0.2
‑
1.5)，其中Ti/B的摩尔比为＝1/2，铝锭纯度99.9％；
[0035]步骤(2)将H3BO3和TiO2混合均匀，在200℃
‑
250℃加热1.5h
‑
2h两个小时，去除水分，去除过程中每20
‑
40分钟取出一次，搅拌粉末，使粉末烘干均匀，不易结块；
[0036]步骤(3)将加热后的TiO2、H3BO3、铝粉、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧高屈服压铸铝硅合金，其特征在于，包括质量百分比如下的各组分：余量为Al。2.根据权利要求1所述高强韧高屈服压铸铝硅合金，其特征在于，包括质量百分比如下的各组分：余量为Al。3.根据权利要求1或2所述高强韧高屈服压铸铝硅合金，其特征在于，该合金的抗拉强度为330MPa
‑
370MPa，屈服强度为220MPa
‑
245MPa，延伸率＞2.5％。4.一种权利要求1
‑
3任意一项所述高强韧高屈服压铸铝硅合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，将铝锭、含Si原料、含Cu原料、含Mn原料、含Ni原料、含Cr原料和含Ti原料加至熔炉中加热熔化，溶清后静置，再依次加入Mg、含TiB2原料，溶清后静置，得到所需成分的中间熔体；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铝合金熔体。5.根据权利要求4所述高强韧高屈服压铸铝硅合金的制备方法，其特征在于，将铝锭、含Si原料、含Cu原料、含Mn原料、含Ni原料、含Cr原料和含Ti原料加至熔炉中加热至720℃
‑
760℃熔化，溶清后静置50min
‑
70min，再依次加入Mg、含TiB2原料，溶清后静置8min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：史国栋，王汉光，李国锋，姜明林，赵立民，孙连春，
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：