本发明专利技术涉及一种免热处理压铸铝合金，以压铸铝合金总重量为基准，压铸铝合金中包括：6.5~8.3重量%的Si，0.2~0.4重量%的Mg，0.25~0.50重量%的Cu，0.09~0.25重量%的Fe，0.5~0.8重量%的Mn，0.05~0.20重量%的Ti，0.02~0.04重量%的Sr，0.01~0.1重量%的Zr，小于或等于0.05重量%的Hf，小于或等于0.25重量%的Zn，小于或等于0.1重量%的稀土元素，小于或等于0.05重量%的其他杂质元素和余量的Al；其中，所述稀土元素包括La、Ce和Y中的至少一种；Cu和Mg的总重量与Zr和Hf的总重量之比小于或等于22。本发明专利技术提供的免热处理压铸铝合金在获得超高强性能实现优异轻量化的同时，具有良好的抗热裂倾向和良好的耐蚀性能。好的耐蚀性能。好的耐蚀性能。
【技术实现步骤摘要】
一种免热处理压铸铝合金及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及铝合金
，具体地，涉及一种适用于汽车车身结构件的高强韧、抗热裂倾向的免热处理压铸铝合金及其制备方法。
技术介绍
[0002]随着新能源汽车的快速发展，汽车公司对于续航里程要求的愈发重视，轻量化要求越来越高，通过压铸工艺制备的铝合金复杂薄壁零件，已经在汽车行业得到了广泛的应用，成为汽车轻量化的重要支撑。
[0003]传统汽车车身用压铸件有减震塔、前后纵梁等零件，合金牌号主要是可热处理的AlSi10MnMg，该合金通过进行T7热处理（固溶+过时效）获得较好强韧性的同时，但热处理工序在增加零件成本的同时还会引起零件变形需进行矫形应对。随着特斯拉成功的推出一体式后地板大压铸零件，免热处理铝合金的应用掀起了一阵浪潮。理想的后地板大铸件合金需具备以下几个方面的特点：
①
良好的流动性以实现零件充填成型；
②
较高的强度以实现较好的轻量化效果；
③
较高的韧性，满足SPR连接使用需求；
④
良好的制造性能，避免明显的粘模和热裂倾向；
⑥
良好的耐腐蚀性能；
⑦
高可回收性能。特斯拉后地板合金是主机厂追逐高强度、极致轻量化效果的典型代表，其主体成分为AlSi7CuMg合金（参见专利文献WO2021150604Al），合金中Cu、Mg含量分别约为0.65%和0.35%，合金在获得很高的强度的同时，延伸率较差，SPR（Semi
‑
Tubular Punch Riveting，半空心自冲铆接）开裂时有发生（图2中a）；此外，超高Cu的添加，零件的制造过程还出现了较明显的热裂倾向（图2中b）同时零件耐蚀性能也较差。
[0004]专利文献CN115505795A公开了一种免热处理合金，合金中Cu、Mg含量进一步提升至0.95%
‑
4.0%和0.4%
‑
1.44%，合金在获得超高强度（YS≥170MPa，UTS≥320MPa）的同时，合金延伸率超低（~2%），显然无法满足一体式大铸件零件使用需求，同时该技术方案并未关注到该合金的制造性能（如热裂）和应用性能（SPR连接、防腐）等问题。类似情况也存在于专利文献CN115125420中。
[0005]专利文献CN105463269B，公开了一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其压力铸造制备方法，虽然通过引入Cu、Mg、Zn和部分的稀土元素，制备的合金较常规缸体或缸盖用A380、A360合金，强度和腐蚀性能均有提高，但延伸率均很低（约3%）。通过该方案制备的零件主要面向对象也是和A380、A360一样的对延伸率几乎没有要求的常规非结构件，显然无法满足一体式大铸件零件使用需求。此外，该专利文献中Fe含量0.4
‑
0.6%，并且明确记录维持高Fe含量主要是利于脱模，基于压铸常识，可以判断该合金也是采用与A380、A360类似的常规普通压铸工艺，这也与制造一体式车身压铸件的真空压铸工艺不一致。另外需要指出的是，该合金在突出高强、高耐蚀性的同时，并未提及合金的压铸热裂倾向。开发一体式车身压铸件需要从材料成分和压铸工艺方面进行全面的优化，以获得综合的力学性能、制造性能和应用性能，三者缺一不可。
[0006]而与上述方案呈极端的方案，如专利文献CN114293058A和CN115198149A，通过主
要添加强化元素Mg，限制强化元素Cu、Zn等，虽然能获得较好的延伸率，满足SPR要求和对应制造问题，但合金强度（尤其是抗拉强度）小于260MPa，轻量化效果有限。
[0007]在推动新能源汽车发展的道路上，开发超高强度大型一体化压铸件的免热处理铝合金材料以实现显著的安全和轻量化效果是各主机厂和材料开发商的研究热点之一。本领域亟需一种非热处理的超高强度高韧压铸铝合金，在兼顾其制作性能和使用性能的同时，能够有效避免制造热裂性能和易腐蚀倾向。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于针对现有的高强免热处理合金通过添加过量的Cu、Mg来实现强度而带来的合金延伸率低、制造热裂倾向明显和耐蚀性能差等问题，提供一种新型的免热处理压铸铝合金，在兼顾其制作性能和使用性能的同时，具有良好的抗热裂倾向和良好的耐蚀性能。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种免热处理压铸铝合金，以所述压铸铝合金总重量为基准，所述压铸铝合金中包括：6.5~8.3重量%的Si，0.2~0.4重量%的Mg，0.25~0.50重量%的Cu，0.09~0.25重量%的Fe，0.5~0.8重量%的Mn，0.05~0.20重量%的Ti，0.02~0.04重量%的Sr，0.01~0.1重量%的Zr，小于或等于0.05重量%的Hf，小于或等于0.25重量%的Zn，小于或等于0.1重量%的稀土元素，小于或等于0.05重量%的其他杂质元素和余量的Al；其中，所述稀土元素包括La、Ce和Y中的至少一种；Cu和Mg的总重量与Zr和Hf的总重量之比小于或等于22。
[0010]本专利技术的专利技术人出乎意料的发现通过少量Zn的添加，在提升合金强度的同时对合金延伸率影响较小，据此可适当降低Cu、Mg等强化元素的含量，同时配合稀土元素对晶界净化作用，有效抑制合金电化学腐蚀倾向，提高耐蚀性；通过Zr和Hf的复合微合金化作用，不仅有效的细化了晶粒组织，还有效的降低沿晶界分布的Al2Cu、Mg2Si等低熔点第二相尺寸和分布，基于本专利技术建立的Cu、Mg与Zr、Hf添加量的关系，可实现良好的抗热裂倾向。本专利技术提供的免热处理压铸铝合金在获得超高强性能实现优异轻量化的同时，兼顾良好的抗热裂倾向和良好的耐蚀性能。
[0011]可选地，以所述压铸铝合金总重量为基准，所述压铸铝合金中包括：6.5~7.8重量%的Si，0.23~0.40重量%的Mg，0.25~0.48重量%的Cu，0.09~0.25重量%的Fe，0.5~0.76重量%的Mn，0.05~0.20重量%的Ti，0.02~0.037重量%的Sr，0.01~0.1重量%的Zr，小于或等于0.05重量%的Hf，小于或等于0.25重量%的Zn，小于或等于0.1重量%的稀土元素，小于或等于0.05重量%的其他杂质元素和余量的Al。
[0012]可选地，以所述压铸铝合金总重量为基准，所述压铸铝合金中包括：6.5~7.8重量%的Si，0.23~0.40重量%的Mg，0.25~0.48重量%的Cu，0.09~0.25重量%的Fe，0.5~0.76重量%的Mn，0.05~0.20重量%的Ti，0.02~0.37重量%的Sr，0.02~0.08重量%的Zr，小于或等于0.05重量%的Hf，小于或等于0.2重量%的Zn，小于或等于0.08重量%的稀土元素，小于或等于0.05重量%的其他杂质元素和余量的Al。
[0013]可选地，Cu和Mg的总重量与Zr和Hf的总重量之比为小于或等于20。
[0014]可选地，所述压铸铝合金的极限抗拉强度为270~32本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种免热处理压铸铝合金，其特征在于，以所述压铸铝合金总重量为基准，所述压铸铝合金中包括：6.5~8.3重量%的Si，0.2~0.4重量%的Mg，0.25~0.50重量%的Cu，0.09~0.25重量%的Fe，0.5~0.8重量%的Mn，0.05~0.20重量%的Ti，0.02~0.04重量%的Sr，0.01~0.1重量%的Zr，小于或等于0.05重量%的Hf，小于或等于0.25重量%的Zn，小于或等于0.1重量%的稀土元素，小于或等于0.05重量%的其他杂质元素和余量的Al；其中，所述稀土元素包括La、Ce和Y中的至少一种；Cu和Mg的总重量与Zr和Hf的总重量之比小于或等于22。2.根据权利要求1所述的免热处理压铸铝合金，其特征在于，以所述压铸铝合金总重量为基准，所述压铸铝合金中包括：6.5~7.8重量%的Si，0.23~0.40重量%的Mg，0.25~0.48重量%的Cu，0.09~0.25重量%的Fe，0.5~0.76重量%的Mn，0.05~0.20重量%的Ti，0.02~0.037重量%的Sr，0.01~0.10重量%的Zr，小于或等于0.05重量%的Hf，小于或等于0.25重量%的Zn，小于或等于0.1重量%的稀土元素，小于或等于0.05重量%的其他杂质元素和余量的Al。3.根据权利要求1所述的免热处理压铸铝合金，其特征在于，以所述压铸铝合金总重量为基准，所述压铸铝合金中包括：6.5~7.8重量%的Si，0.23~0.40重量%的Mg，0.25~0.48重量%的Cu，0.09~0.25重量%的Fe，0.5~0.76重量%的Mn，0.05~0.20重量%的Ti，0.02~0.035重量%的Sr，0.02~0.08重量%的Zr，小于或等于0.05重量%的Hf，小于或等于0.20重量%的Zn，小于或等于0.08重量%的稀土元素，小于或等于0.05重量%的其他杂质元素和余量的Al。4.根据权利要求1所述的免热处理压铸铝合金，其特征在于，Cu和Mg的总重量与Zr和Hf的总重量之比小于或等于20。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的免热处理压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的极限抗拉强度为270~320MPa，屈服强度为135~170MPa，断裂延伸率不低于10%，抗热裂倾向的参数HHcs不大于50，耐蚀性...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴新星，程天杰，张兴孟，尹茸，
申请(专利权)人：小米汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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