一种高强韧Al-Si系压铸铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强韧Al

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料制备
，具体涉及一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着轻量化技术的发展，“以铝代钢”成为了汽车行业由减重实现“减碳”最有效的方法之一，整车轻量化可以降低油耗，有效提升新能源汽车的续航能力。由于铝合金在焊接过程中存在一定质量隐患，易导致热影响区强度不足，特殊的连接工艺又将大幅度提高生产成本，因此当下汽车用铝部件主要集中在发动机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向节、变速器、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸、制动盘及保险杠等，且多为传统压铸铝合金制成。
[0003]传统压铸铝合金强度中等，但韧性较差，难以满足各行业对铝合金结构件性能提出的更高要求。为了兼顾较高强度和延伸率，需对其进行热处理。热处理过程中出现的变形与表面起泡等问题，不仅增加了铝铸件的后续成型难度和不良率，复杂的工艺路线还导致了生产成本的增加，延长了生产周期。因此，开发一种高强韧压铸铝合金，以满足航空航天、汽车和轨道交通等领域对高性能铝合金压铸件日益严格的要求，是追逐轻量化的绝佳选择。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料及其制备方法，以部分或全部地改善或解决相关技术中压铸铝合金生产成本高、强韧性低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术的技术方案之一在于提供了一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，其化学成分按重量百分比计包括：9.5
‑
11％Si，0.08
‑
0.12％Fe，1.2
‑
1.6％Cu，0.5
‑
0.6％Mn，0.3
‑
0.9％Mg，0.4
‑
0.45％Cr，0.1
‑
0.15％Ti，以及0.01
‑
0.1％的微量稀土元素，余量为铝；其中，微量稀土元素包括Ce和La。
[0007]含有上述化学成分的高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，能够提高压铸铝合金的韧性、屈服强度以及抗拉强度，具有良好综合性能。
[0008]并且，本示例提供的高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，以价格更低廉的Ce和La替代Sr的变质作用，以Cr替代价格高昂的Zr和Mo，能大幅度降低生产成本，同时提高压铸铝合金的强韧性。
[0009]结合本专利技术的技术方案之一，微量稀土元素包括：0
‑
0.1％Cr和0
‑
0.1％La。
[0010]在上述实现过程中，含有0
‑
0.1％Ce或0
‑
0.1％La的微量稀土元素可以进一步提高压铸铝合金的强韧性。一方面，添加Ce或La元素后，可显著细化晶粒，抗拉强度、硬度和冲击韧性均不同程度提高；另一方面，加入Cr元素后，可形成一些细小的弥散相，使晶粒细化，同时在抗拉强度、硬度基本不变的情况下，明显提高了合金的冲击韧性。
[0011]结合本专利技术的技术方案之一，一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料的化学成分按重量百分比计包括：11％Si，0.1％Fe，1.5％Cu，0.5％Mn，0.5％Mg，0.4％Cr，0.1％Ti和0
‑
0.1％Ce，余量为Al。
[0012]以及，一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料的化学成分按重量百分比计包括：11％Si，0.1％Fe，1.5％Cu，0.5％Mn，0.5％Mg，0.4％Cr，0.1％Ti和0
‑
0.1％La，余量为Al。
[0013]在上述实现过程中，11％Si，0.1％Fe，1.5％Cu，0.5％Mn，0.5％Mg，0.4％Cr，0.1％Ti以及0
‑
0.1％Ce或0
‑
0.1％La，余量为Al的高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，具有较高的强度和延伸率，其屈服强度不低于200MPa，抗拉强度不低于350MPa，延伸率不低于10％。
[0014]本专利技术的技术方案之二在于提供了一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)按照重量百分比配好原料，加热熔化，获得熔体；
[0016](2)将混合熔体经过至少两次精炼后，压铸成型；
[0017]优选地，在所述压铸成型步骤中，熔体温度为690
‑
700℃，成型后化学成分按重量百分比计包括：11％Si，0.1％Fe，1.5％Cu，0.5％Mn，0.5％Mg，0.4％Cr，0.1％Ti，0
‑
0.1％Ce或0
‑
0.1％La，余量为Al。
[0018]在上述实现过程中，化学成分为9.5
‑
11％Si，0.08
‑
0.12％Fe，1.2
‑
1.6％Cu，0.5
‑
0.6％Mn，0.3
‑
0.9％Mg，0.4
‑
0.45％Cr，0.1
‑
0.15％Ti，以及0.01
‑
0.1％微量稀土元素的高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，能够提高压铸铝合金的延展性、屈服强度以及抗拉强度等机械性能。
[0019]结合本专利技术的技术方案之二，将含有Al、Si、Fe、Cu、Mn、Cr和Ti元素的原料在750
‑
780℃加热熔化，保温10
‑
25分钟；随后在700
‑
720℃加入含有Mg元素的原料，保温10
‑
20分钟，精炼至少两次，最后在720
‑
730℃下加入含有Ce或La元素的原料；每次的精炼气体为氩气，精炼温度为730
‑
740℃，精炼时间5
‑
10分钟，静置2
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4分钟，扒渣。
[0020]在上述实现过程中，对含有Al、Si、Fe、Cu、Mn、Cr、Ti和Mg元素的熔体进行至少两次精炼，去除熔体中的杂质后再加入Ce或La元素，以显著细化晶粒，进一步提升高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料的机械性能。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术提供了一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料及其制备方法，该铝合金含有较高的Si含量，结晶温度范围较小，流动性良好，能够避免产生大量缩孔、缩松，易于获得组织致密的铸件；同时，添加Ce或La元素后，可显著细化晶粒，加入Cr元素后，可形成一些细小的弥散相，使晶粒细化，在抗拉强度、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Al
‑
Si系压铸铝合金材料，其特征在于，所述高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料化学成分按重量百分比计包括：9.5
‑
11％Si，0.08
‑
0.12％Fe，1.2
‑
1.6％Cu，0.5
‑
0.6％Mn，0.3
‑
0.9％Mg，0.4
‑
0.45％Cr，0.1
‑
0.15％Ti，以及0.01
‑
0.1％的微量稀土元素，余量为铝；其中，所述微量稀土元素包括Ce和La。2.根据权利要求1所述的一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，其特征在于，所述微量稀土元素包括：0
‑
0.1％Ce和0
‑
0.1％La。3.根据权利要求2所述的一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，其特征在于，所述高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料的化学成分按重量百分比计包括：11％Si，0.1％Fe，1.5％Cu，0.5％Mn，0.5％Mg，0.4％Cr，0.1％Ti和0.01％Ce，余量为Al。4.根据权利要求2所述的一种高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料，其特征在于，所述高强韧Al
‑
Si系压铸铝合金材料的化学成分按重量百分比计包括：11％Si，0.1％Fe，1.5％Cu，0.5％Mn，0.5％Mg，0.4％Cr，0.1％...

【专利技术属性】
技术研发人员：李发国，周莲，肖丽丽，陈超然，谢孟君，刘玉，吴湘，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：