高强韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高强韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用。该高强韧压铸铝硅合金包括8.0wt％～10.0wt％的硅、0.35wt％～0.75wt％的锰、0.05wt％～0.15wt％的铬、0.01wt％～0.6wt％的镁、0.1wt％～3.0wt％的锌、0.01wt％～0.1wt％的钒、0.01wt％～0.1wt％的钼、0.05wt％～0.3wt％的锆、0.05wt％～0.3wt％的钛、0.02wt％～0.07wt％的锶、不大于0.2wt％的铁、不大于0.15wt％的不可避免夹杂物，以及余量的铝。该高强韧压铸铝硅合金具有较高屈服强度、抗拉强度和延伸率，展现出优异的强韧性。展现出优异的强韧性。展现出优异的强韧性。

【技术实现步骤摘要】
高强韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属合金制备及开发应用
，具体涉及一种高强韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]节能减排是当今世界汽车产业发展的重要聚焦点之一，其中汽车轻量化是最为行之有效的解决方式。铝硅合金具有密度小、流动性好、比强度和比刚度高的优势，在汽车零部件上应用广泛。传统的汽车车身制造方法是先将单个汽车零部件进行热处理，以提高综合力学性能，之后再将数个零部件焊接或铆接拼装起来。近几年，特斯拉一体化压铸技术的实现大大降低了汽车的重量，也去除了焊接或铆接的工序，在提高效率的同时也减少了制造生产成本。然而，由于一体化压铸结构件的尺寸较大，在热处理时会产生热变形和鼓泡等问题，因此，急需开发出一种可以在非热处理状态下保持较高强韧性的压铸铝硅合金材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种高强韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用。该高强韧压铸铝硅合金具有较高屈服强度、抗拉强度和延伸率，展现出优异的强韧性。
[0004]本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种高强韧压铸铝硅合金。根据本专利技术的实施例，该高强韧压铸铝硅合金包括：8.0wt％～10.0wt％的硅、0.35wt％～0.75wt％的锰、0.05wt％～0.15wt％的铬、0.01wt％～0.6wt％的镁、0.1wt％～3.0wt％的锌、0.01wt％～0.1wt％的钒、0.01wt％～0.1wt％的钼、0.05wt％～0.3wt％的锆、0.05wt％～0.3wt％的钛、0.02wt％～0.07wt％的锶、不大于0.2wt％的铁、不大于0.15wt％的不可避免夹杂物，以及余量的铝。
[0005]根据本专利技术上述实施例的高强韧压铸铝硅合金，通过按照上述各元素含量范围配比制备铝硅合金，其中，因为铁是不可避免的杂质元素，但也是为保证脱模的必要元素，而铁在压铸铝硅合金中容易与铝、硅结合在压室中形成较粗大的初生富铁化合物，其为硬脆相，容易割裂基体，降低力学性能，专利技术人发现，添加钼可以细化初生富铁相，使得其尺寸减小，数量减少，形状转变为球状，同时钼与锰、铬、钒共同协调优化初生富铁相，从而细化、球化初生富铁相，进而提高了硅铝合金的力学性能；另一方面，提高锌的添加量，可以降低初生α
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Al相的形核温度，起到细化初生α
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Al晶粒的作用，实现了细晶强化，具体地，利用Thermo
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Calc软件计算发现，Zn的添加量从1％提高至3％后，初生α
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Al相的形核温度降低8℃，且锌与镁可以形成MgZn2相，再次对铝基体起到第二相强化的作用。由此，本申请通过上述各元素含量的整体调整，通过实现细化、球化初生富铁相、细化初生α
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Al晶粒以及析出第二相强化，综合优化压铸铝硅合金组织，制备得到性能优异的压铸铝硅合金，使其在非热处理状态下便具有较高的强韧性，可以较好满足高压铸造薄壁件以及一体化压铸结构件的生产制造需求。具体地，采用上述含量配比的各元素形成的硅铝合金棒状试样的屈服强度为
150MP～180MPa、抗拉强度为300MP～350MPa、延伸率为10％～15％，该硅铝合金展现出优异的强韧性。
[0006]另外，根据本专利技术上述实施例的高强韧压铸铝硅合金还可以具有如下技术特征：
[0007]在本专利技术的一些实施例中，高强韧压铸铝硅合金还包括不大于0.01wt％的钙。由此，可以提高硅铝合金的强塑性。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述钒和所述钼的总质量为0.05wt％～0.15wt％，优选0.1wt％。由此，可以避免析出粗大的初生富铁相。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述锆和所述钛的质量比为(0.5～2)：1，优选1：1。由此，可以细化初生α
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Al晶粒，实现细晶强化。
[0010]本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备上述高强韧压铸铝硅合金的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：
[0011](1)按质量分数分别称取硅、锰、铬、镁、锌、钒、钼、锆、钛、锶和铝混合后进行熔炼处理后浇铸切割，以便得到铸锭；
[0012](2)对所述铸锭加热熔化，以便得到熔体；
[0013](3)对所述熔体进行压铸，以便得到高强韧压铸铝硅合金。
[0014]由此，通过将上述含量范围内的硅、锰、铬、镁、锌、钒、钼、锆、钛、锶和铝混合后进行熔炼处理后浇铸切割得到铸锭，再对铸锭加热熔化后进行压铸得到高强韧压铸铝硅合金，其中，添加钼可以细化初生富铁相，同时钼与锰、铬、钒共同协调来细化、球化初生富铁相，进而提高了硅铝合金的力学性能；另一方面，提高锌的添加量，可以降低初生α
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Al相的形核温度，起到细化初生α
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Al晶粒的作用，实现了细晶强化，且锌与镁可以形成MgZn2相，再次对铝基体起到第二相强化的作用。由此，采用本申请的方法可以制备得到具有较高屈服强度、抗拉强度和延伸率的压铸铝硅合金。
[0015]另外，根据本专利技术上述制备高强韧压铸铝硅合金的方法还可以具有如下技术特征：
[0016]在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述铸锭加热的温度为730℃～750℃。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述压铸工艺参数包括：所述熔体的浇铸温度为690℃～710℃，模具温度140℃～160℃，模具型腔内部的真空度低于10kPa，三级低速压射速度0.2
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0.2
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(0.2～0.4)m/s，高速压射速度2.5m/s～3.5m/s，高速蓄能器压力值12.5MPa～13.7MPa，增压蓄能器压力值12.5MPa～13.7MPa。
[0018]本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了一种铝硅合金部件。根据本专利技术的实施例，所述铝硅合金部件包括上述高强韧压铸铝硅合金或采用上述方法制备得到的高强韧压铸铝硅合金。由此，该铝硅合金部件使用寿命长，力学性能优异。
[0019]本专利技术的第四个方面，本专利技术提出了上述高强韧压铸铝硅合金或采用上述方法制备得到的高强韧压铸铝硅合金在汽车、高速列车及大飞机制造领域中的用途。由此，不仅更有利于实现节能和环保的需要，实现汽车等产品的轻量化设计，而且延长了汽车等产品的使用寿命。
[0020]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0021]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0022]图1是本专利技术实施例1的铝硅合金的初生富铁相与初生α
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Al相组织的扫描表征图；
[0023]图2是本专利技术实施例的铝硅合金的热力学计算结果图；
[0024]图3是本专利技术实施例1的铝硅合金的异质核心AlSi(Ti,Zr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧压铸铝硅合金，其特征在于，包括：8.0wt％～10.0wt％的硅、0.35wt％～0.75wt％的锰、0.05wt％～0.15wt％的铬、0.01wt％～0.6wt％的镁、0.1wt％～3.0wt％的锌、0.01wt％～0.1wt％的钒、0.01wt％～0.1wt％的钼、0.05wt％～0.3wt％的锆、0.05wt％～0.3wt％的钛、0.02wt％～0.07wt％的锶、不大于0.2wt％的铁、不大于0.15wt％的不可避免夹杂物，以及余量的铝。2.根据权利要求1所述的高强韧压铸铝硅合金，其特征在于，还包括不大于0.01wt％的钙。3.根据权利要求1或2所述的高强韧压铸铝硅合金，其特征在于，所述钒和所述钼的总质量为0.05wt％～0.15wt％，优选0.1wt％。4.根据权利要求1或2所述的高强韧压铸铝硅合金，其特征在于，所述锆和所述钛的质量比为(0.5～2)：1，优选1：1。5.根据权利要求1或2所述的高强韧压铸铝硅合金，其特征在于，形成的棒状试样的屈服强度为150MP～180MPa、抗拉强度为300MP～350MPa、延伸率为10％～15％。6.一种制备权利要求1
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5中任一项所述高强韧压铸铝硅合金的方法，其特征在于，包括：(1)按质量分数分别称取硅、锰、铬、镁、锌、钒、钼...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊守美，臧永奕，刘文宁，葛素静，刘亦贤，刘永昌，万翱翔，田战峰，苑高利，
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：