一种高屈服强度铸造Al-Si合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高屈服强度铸造Al

【技术实现步骤摘要】
一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于铸造铝合金领域，具体涉及一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]在Al
‑
Si系铸造合金中，Si是主要元素，决定合金的流动性。Mg是重要的强化元素，固溶在基体中，起固溶强化作用。随着Mg含量增加，合金中将出现共晶相Mg2Si。T6处理后，析出强化相，对合金强化。但是，随着Mg含量进一步增加，合金的塑性降低。所以，一般将Mg含量限定在较低水平。铜也是铝合金中重要的强化元素，主要起时效强化作用。Zn是超高强度铝合金中的重要元素，与Mg、Cu、Si等合金化元素形成三元或四元铝锌合金。加入适量的镁，形成Mg2Zn强化相，可显著提高铝合金的强度。所以，它又是Al
‑
Zn
‑
Mg、Al
‑
Zn
‑
Si、Al
‑
Zn
‑
Cu
‑
Mg等合金的主要合金化元素。
[0003]Al
‑
Si系铸造合金是非常成熟的合金系，形成了众多的商用合金体系。既有热处理强化型合金，也有非热处理强化型合金。热处理强化型合金通过固溶时效处理，在合金中析出强化相对合金进行强化，从而可以获得较高的抗拉强度和屈服强度。但是，热处理过程难免使铸件产生变形，影响铸件使用。非热处理强化型合金虽然没有铸件变形的问题，但合金强度难以提高，尤其是屈服强度普遍较低。而且网状的共晶硅结构大大降低了合金的延伸率，难以获得高强度高延伸率的优质铸件。
[0004]申请号为CN202210897362X的专利申请公开了一种多用途Al
‑
Si铸造合金，具有良好的强度和塑性，但其F态的屈服强度不足150MPa，难以满足高屈服强度的需求。开发具有更高屈服强度的铸造合金具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金及其制备方法，使铸造Al
‑
Si合金既具有较高强度，尤其是较高的屈服强度，又具有较高塑性。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金，包括组分及质量百分含量为，Si：9.0
‑
12.5％、但不等于9.0％，Mg：0.3
‑
0.8％，Cu：0.2
‑
1.6％，Zn：0.2
‑
1.6％，Mn：0
‑
1.0％，Fe≤0.5％，Zr：0
‑
0.25％，Ti：0.05
‑
0.25％，Cr：0
‑
0.25％，Re：0
‑
0.3％，Sr：0.02
‑
0.2％，余量为Al及不可避免的杂质，所述的合金中杂质总含量≤1.0％，单个杂质含量≤0.15％。
[0007]进一步地，所述的铸造Al
‑
Si合金，在F态(铸态)下，室温抗拉强度为289
‑
336MPa，屈服强度为132
‑
187MPa，延伸率7.3
‑
10.8％；所述的铸造Al
‑
Si合金为T6态、T5态或T4态Al
‑
Si合金，其中，当在T6状态下，室温抗拉强度为335
‑
385MPa，屈服强度为243
‑
278MPa，延伸率5.1
‑
8.9％。
[0008]进一步地，所述铸造Al
‑
Si合金为Al
‑
Si重力铸造(包括低压铸造)铝合金，Al
‑
Si重力铸造铝合金包括组分及质量百分含量为，Si：9.0
‑
12.5％、但不等于9.0％，Mg：0.3
‑
0.8％，Cu：0.2
‑
1.6％，Zn：0.2
‑
1.6％，Mn：0
‑
0.3％，Fe≤0.3％，Zr：0
‑
0.25％，Ti：0.05
‑
0.25％，Cr：0
‑
0.25％，Re：0
‑
0.3％，Sr：0.02
‑
0.2％，余量为Al及不可避免的杂质，所述的合金中杂质总含量≤1.0％，单个杂质含量≤0.15％。
[0009]进一步地，所述的Al
‑
Si重力铸造铝合金，其F态抗拉强度为281
‑
331MPa，屈服强度为124
‑
180MPa，延伸率为6.1
‑
9.6％，T6态抗拉强度为324
‑
371MPa，屈服强度为231
‑
266MPa，延伸率为4.1
‑
7.8％。
[0010]上述的高屈服强度铸造Al
‑
Si合金的制备方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1：备料，按照合金的各组分含量，准备各组分原料；
[0012]步骤2：投料，将Al原料投入已经预热的熔炼炉内加热熔化；
[0013]步骤3：合金化，待Al原料完全熔化后，将除Mg和Sr以外的其它合金化原料加入炉内，合金化原料熔化后，再加入原料Mg，待Mg熔化后，搅拌均匀，得到铝合金熔体；测定铝合金熔体的成分，确保合金成分符合要求；在上述整个熔炼过程中，控制合金熔体的温度为680
‑
750℃；
[0014]步骤4：熔炼后处理，向铝合金熔体中加入精炼剂进行精炼，然后将铝渣扒出炉外，再加入Sr变质剂进行变质，得到变质后的合金熔体；
[0015]步骤5：转运和除气，将铝水转送到中转包中，利用除气转子将氩气喷入铝水中进行除气，然后扒渣，加入晶粒细化剂，将铝水倒入压铸机或重力铸造机的机边炉中；
[0016]步骤6：浇铸，利用压铸机或重力铸造机进行浇铸，浇铸后得到铝
‑
硅系铸造合金铸件，即为铸造Al
‑
Si合金。
[0017]进一步地，所述制备方法还包括：
[0018]步骤7：固溶时效处理
[0019](1)当需要制备T6态铸造Al
‑
Si合金时，将铝
‑
硅系铸造合金铸件进行固溶
‑
时效处理；
[0020](2)当需要制备T4态铸造Al
‑
Si合金时，将铝
‑
硅系铸造合金铸件进行固溶处理后，在室温下进行时效处理；
[0021](3)当需要制备T5态铸造Al
‑
Si合金时，将铝
‑
硅系铸造合金铸件直接进行时效处理。
[0022]进一步地，所述的步骤7中，T4和T6处理采用的固溶处理工艺为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金，其特征在于：包括组分及质量百分含量为，Si：9.0
‑
12.5％、但不等于9.0％，Mg：0.3
‑
0.8％，Cu：0.2
‑
1.6％，Zn：0.2
‑
1.6％，Mn：0
‑
1.0％，Fe≤0.5％，Zr：0
‑
0.25％，Ti：0.05
‑
0.25％，Cr：0
‑
0.25％，Re：0
‑
0.3％，Sr：0.02
‑
0.2％，余量为Al及不可避免的杂质，所述的合金中杂质总含量≤1.0％，单个杂质含量≤0.15％。2.根据权利要求1所述的一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金，其特征在于：所述的铸造Al
‑
Si合金，在F态下，室温抗拉强度为289
‑
336MPa，屈服强度为132
‑
187MPa，延伸率7.3
‑
10.8％；所述的铸造Al
‑
Si合金为T6态、T5态或T4态Al
‑
Si合金，其中，当在T6状态下，室温抗拉强度为335
‑
385MPa，屈服强度为243
‑
278MPa，延伸率5.1
‑
8.9％。3.根据权利要求1所述的一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金，其特征在于：所述铸造Al
‑
Si合金为Al
‑
Si重力铸造铝合金，Al
‑
Si重力铸造铝合金包括组分及质量百分含量为，Si：9.0
‑
12.5％、但不等于9.0％，Mg：0.3
‑
0.8％，Cu：0.2
‑
1.6％，Zn：0.2
‑
1.6％，Mn：0
‑
0.3％，Fe≤0.3％，Zr：0
‑
0.25％，Ti：0.05
‑
0.25％，Cr：0
‑
0.25％，Re：0
‑
0.3％，Sr：0.02
‑
0.2％，余量为Al及不可避免的杂质，所述的合金中杂质总含量≤1.0％，单个杂质含量≤0.15％。4.根据权利要求3所述的一种高屈服强度铸造Al
‑
Si合金，其特征在于：所述的Al<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉林，胥晓晨，毕常兰，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：