一种高强韧压铸铝合金、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种高强韧压铸铝合金、其制备方法及其应用，该合金包括：7.0~9.5%的Si、0.4~0.9%的Mn、0.15~0.35%的Mg、0.1~0.4%的Nb、0.1~0.4%的V、0.10~0.25%的Ti、0.03~0.05%的Sr、不大于0.30%的Fe、不大于0.05%的不可避免杂质元素以及余量的Al。该合金表现出较高的流动性、优异的抗热裂和抗粘模能力，铸态下即具备高的强度和延伸率，经过热处理后具备更高的力学性能和不低于10%的延伸率，满足汽车用压铸结构件的性能要求，可在现有压铸产线上进行合金的快速切换，无需对现有熔炼和压铸设备进行改造与升级，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧压铸铝合金、其制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及金属材料领域，具体涉及一种高强韧压铸铝合金、其制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着汽车市场竞争的日趋激烈化，各大主机厂都在向高质量、高可靠性、轻量化、低排放、低成本方向发展。而整车轻量化和碳排放需求对于汽车零部件材料提出了诸多挑战。轻量化材料的发展和应用成为提高燃油汽车燃油效率和延长电动汽车续航里程的关键因素。铝合金由于其较高的比强度、比刚度、高的延展性和可回收性成为汽车用零部件的首选材料。近年来得益于轻量化发展战略的实施和压铸设备、工艺技术的迅速发展，铝合金压铸结构件在车身的应用已成为汽车轻量化的重要途径。目前，汽车车身压铸结构件常用的主要是以Silafont
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36（AlSi10MnMg）为代表的压铸铝合金材料。铸件需要经过T6、T7热处理后，才能获得其高强韧的使用性能。铸件在热处理过程中极易发生变形，对于形状复杂特别是尺寸较大的复杂铸件尺寸难以保证，导致产品的合格率降低，生产成本进一步提高。同时热处理本身是高能耗过程，有悖于节能环保和低碳排放的政策需求。因此，开发出铸态下即具备高强韧性的压铸铝合金具有重要的实际应用价值和商业应用前景。
[0003]目前，免热处理压铸铝合金主要有以C611、Castasil 37为代表的Al
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Si
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Mn系和Magsimal
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59为代表Al
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Mg
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Mn系合金。Magsimal/>‑
59合金在铸态下具有较高的强度和延伸率，但合金的铸造性差，力学性能的尺寸效应非常明显以及合金熔炼易烧损等缺点限制了其在汽车零部件领域的规模化应用。Castasil 37合金不含Mg，因此不具备时效硬化效应，铸态下强度较低，延伸率较高，适用于对强度要求不高的受力结构件。C611合金在铸态下兼具中等强度和较高延伸率的特性，对其进行T5或者进行涂装烘烤处理可以进一步提升屈服强度，但延伸率会有显著下降。一体化大型压铸件是将传统的多个冲压件集成为一个大型铸件，因此对合金的铸造特性和力学性能均提出了更高要求。一方面要求合金在铸态下具备较高的强度和延伸率，满足车身的装配需求，另一方面要求铸件在经过涂装烘烤处理后，在强度提升的同时保持较高的延伸率以满足整车碰撞安全需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。提供一种新型的高强韧压铸铝合金材料。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供一种高强韧压铸铝合金，其中，所述铝合金以重量百分比计由以下的元素组成：7.0~9.5%的Si，0.4~0.9%的Mn，0.15~0.35%的Mg，0.1~0.4%的Nb，0.1~0.4%的V，0.10~0.25%的Ti，0.03~0.05%的Sr，不大于0.30%的Fe，不大于0.05%的不可避免杂质元素，以及余量的Al。
[0006]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，所述Nb与V含量的比值为1:1。
[0007]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，所述不可避免杂质元素中包括P、Ca、Sn、
Pb、Ni。
[0008]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，所述铝合金支持100%工厂内部废料的回收再利用。
[0009]根据本专利技术的第二方面，提供一种如上所述的高强韧压铸铝合金的制备方法，其中，包括以下步骤：a. 按照重量比例将称取的Al、Si、Mn、Nb、V、Ti、Sr、Mg原料预热至200~250℃；b. 将步骤a得到的Al原料在熔炼炉加热熔化，并控制铝液温度为760~780℃，然后按照顺序依次加入步骤a得到的Si、Nb、V和Mn原料在熔炼炉中熔化，控制铝液温度在740~760℃，最后将步骤a得到的Mg原料在熔炼炉中熔化并搅拌，得到成分均匀的合金熔体，控制铝液温度为720~740℃；c. 对步骤b得到的所述合金熔体进行成分检测，成分检测合格后将所述合金熔体转入保温浇包，分别加入Ti原料和Sr原料，合金熔体温度控制在700~720℃；d. 向步骤c得到的所述合金熔体中加入精炼剂后进行精炼除气；e. 对步骤d得到的合金熔体进行成分和密度当量检测，检测合格后将铝液静置30min；f. 对步骤e得到的合金熔体进行压铸处理，得到高强韧压铸铝合金铸件。
[0010]上述制备方法包含了合金材料的配制、处理、检测以及铸件（或者铸造样件）的制作，由此，在获得材料/工件相应性能的同时，可高效整合生产工艺。
[0011]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，在步骤a中，所述Al原料为纯铝原料，Si原料采用结晶Si或Al
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Si合金，Mn原料采用Al
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Mn中间合金，Nb原料采用Al
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Nb中间合金，V原料采用Al
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V中间合金，Ti原料采用杆状Al
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5Ti
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B中间合金，Sr原料采用杆状Al
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10Sr中间合金，Mg原料为纯镁块。
[0012]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，在步骤b中，将纯镁块用石墨钟罩压入铝液下部使之完全熔化后，施加机械搅拌，得到成分均匀的合金熔体。
[0013]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，在步骤d中，精炼剂为无钠精炼剂，加入量为铝液总重量的0.1~0.4%，除气方式为转子除气，转速为400~600rpm，除气时间为8~15min，所用气体为干燥的氩气或氮气，气体压力为0.3
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0.5MPa，气体流量为1.0
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3.0m3/h。
[0014]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，步骤e中的合金熔体检测合格标准为：合金成分的重量百分比符合上述范围，密度当量不大于1.7%。
[0015]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，所述步骤f的压铸处理工艺参数为：熔体温度为660~690℃，模具温度为140~180℃，低速充填速度为0.15~0.35m/s，高速充填速度为3.5~7.0m/s，模具型腔真空度小于80mbar，铸造压力为30~50MPa。
[0016]根据本专利技术的第三方面，提供一种上述高强韧压铸铝合金在汽车受力结构件中的应用，即该高强韧压铸铝合金被用作汽车受力结构件的制造材料。
[0017]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，所述汽车受力结构件为减震塔、电池包箱体、汽车车门或一体化后地板等。
[0018]按照本专利技术的一种实施方式，优选的，利用所述高强韧压铸铝合金通过压铸成型法制得所述汽车受力结构件。对此，在所述压铸成型法中，压铸工艺参数适宜选择为：熔体温度为660~690℃，模具温度为140~180℃，低速充填速度为0.15~0.35m/s，高速充填速度为
3.5~7.0m/s，模具型腔真空度小于80mbar，铸造压力为30~50MPa。
[0019]按照本专利技术的一种实施方式，适宜的是，制造所述汽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述铝合金以重量百分比计由以下的元素组成：7.0~9.5%的Si，0.4~0.9%的Mn，0.15~0.35%的Mg，0.1~0.4%的Nb，0.1~0.4%的V，0.10~0.25%的Ti，0.03~0.05%的Sr，不大于0.30%的Fe，不大于0.05%的不可避免杂质元素，以及余量的Al。2.根据权利要求1所述的一种高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述Nb与V含量的比值为1:1。3.根据权利要求1或2所述的一种高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述不可避免杂质元素中包括P、Ca、Sn、Pb、Ni。4.根据权利要求1所述的一种高强韧压铸铝合金，其特征在于，所述铝合金支持100%工厂内部废料的回收再利用。5.一种如权利要求1至4任一项所述的高强韧压铸铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a. 按照重量比例将称取的Al、Si、Mn、Nb、V、Ti、Sr、Mg原料预热至200~250℃；b. 将步骤a得到的Al原料在熔炼炉加热熔化，并控制铝液温度为760~780℃，然后按照顺序依次加入步骤a得到的Si、Nb、V和Mn原料在熔炼炉中熔化，控制铝液温度在740~760℃，最后将步骤a得到的Mg原料在熔炼炉中熔化并搅拌，得到成分均匀的合金熔体，控制铝液温度为720~740℃；c. 对步骤b得到的所述合金熔体进行成分检测，成分检测合格后将所述合金熔体转入保温浇包，分别加入Ti原料和Sr原料，合金熔体温度控制在700~720℃；d. 向步骤c得到的所述合金熔体中加入精炼剂后进行精炼除气；e. 对步骤d得到的合金熔体进行成分和密度当量检测，检测合格后将铝液静置30min；f. 对步骤e得到的合金熔体进行压铸处理，得到高强韧压铸铝合金铸件。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述Al原料为纯铝原料，Si原料采用结晶Si或Al
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Si合金，Mn原料采用Al
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Mn中间合金，Nb原料采用Al
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Nb中间合金，V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永飞，贾超航，刘海峰，马超，张兴明，贺延明，万雅春，刘宏磊，路洪洲，
申请(专利权)人：中国中信有限公司，
类型：发明
国别省市：