一种高强高塑金属型铸造铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及有色金属合金技术领域，具体为一种高强高塑金属型铸造铝合金及其制备方法，其中一种高强高塑金属型铸造铝合金，包含以下重量百分数组分：1～

【技术实现步骤摘要】
一种高强高塑金属型铸造铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属合金
，具体为一种高强高塑金属型铸造铝合金及其制备方法
。

技术介绍

[0002]铸造铝合金是目前应用的最广泛的轻质结构材料之一，具有密度低
、
易加工等特点，在交通运输
、
航空航天领域具有广泛的应用
。
其中
Al
‑
Mg
‑
Si(
铝
‑
镁
‑
硅
)
系铸造铝合金由于其具有中高等强度
、
良好的成形性及耐蚀性，且焊接性好
、
易着色
、
烘烤后表面质量良好并能通过热处理强化，成为了目前铝合金研究和应用的热点
。
[0003]现有技术中如公开号为
CN112813318A
的中国专利提供了一种铸造用铝合金材料，其通过在熔铸过程中添加铝钛硼中间合金，和
/
或铝锶中间合金与铝锆中间合金中的一种或两种，利用稀土元素达到细化合金晶体结构，从而提升合金的强度和韧性
。
[0004]但是上述现有技术还存在以下技术问题：使用了如钛
、
锶和锆等贵金属，虽然在一定程度上提高了铝合金的性能，但是大幅提高了铝合金铸造的生产成本，不适用于工业化的铝合金生产制造和大规模的应用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种高强高塑金属型铸造铝合金及其制备方法，用于解决现有铝
‑
镁
‑
硅系铸造铝合金在铸造性能和力学性能上无法做到两者兼顾，需要使用贵金属提升合金性能，造成生产成本高的技术问题
。
[0006]本申请提供如下技术方案：一种高强高塑金属型铸造铝合金，包含以下重量百分数组分：1～
1.4
％
Mg、2.33
～
2.5
％
Si、1.1
～
1.3
％
Cu、0.5
～
0.7
％
Mn、0
～
0.3
％杂质，余量为
Al
；其中
Mg
和
Si
的添加重量比为
0.4
～
0.6。
[0007]本方案的有益效果：
[0008]本申请专利技术人在研究过程中发现，
Al
‑
Mg
‑
Si
系铝合金中硅元素能够改善铝合金的铸造性能
。
但是在铝合金中添加硅后容易形成共晶硅
、
初晶硅以及
Mg2Si
，并且随着硅含量的增加，共晶硅和初晶硅的含量与尺寸也相应增加，虽然在一定程度上改善了合金的铸造性能，但是这样却损害了合金的力学性能
。
[0009]本领域相关技术人员通常采用以下两种方法解决上述问题：
1.
减少硅元素的添加量
(1wt.
％以下
)
，使
Mg/Si
质量比通常在
1.73
以上，从而避免形成初晶硅和共晶硅影响铝合金的力学性能，但是这样会损失铝合金的铸造性能
。2.
添加贵金属如钛
、
锶
、
锆或稀土金属，在铸造过程中细化合金的晶体，降低共晶硅
、
初晶硅对合金力学性能的影响，但是这样会提高铝合金的生产成本，不利于铝合金材料的工业化生产及大规模使用
。
[0010]本申请专利技术人在研究中另辟蹊径，在不添加贵金属和大幅降低硅元素添加量的情况下，制成的合金兼具力学性能和铸造性能
。
本方案通过调控
Mg/Si
质量比以及添加
Cu
元素以控制合金中的共晶硅
、
初晶硅以及
Mg2Si
的形貌
、
尺寸
、
分布，抑制粗大共晶硅
、
初晶硅的
形成，制备出兼具较好铸造性能和高强高塑的新型铝镁硅系铸造铝合金
。
[0011]本申请中合金各元素的作用分别：
Mg
元素通过固溶强化作用和在合金中形成化合物的第二相强化作用来均衡合金的强度和塑性；合金中的
Si
元素可以改善合金的力学性能，随着
Si
含量的增加会逐渐改善合金的铸造性能；合金中的
Mn
元素可以改善合金的性能，并与合金中
Fe
等重金属元素形成化合物，降低杂质元素
Fe
的毒害作用；合金中的
Cu
元素可以改变合金析出序列，促进析出动力学和团簇的生长，促进
β
″
相细小密集化
。
[0012]本申请还包括一种高强高塑金属型铸造铝合金的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1
预热：将熔炼所用的组合式模具
、
各种原料分别预热；
[0014]S2
熔化：将预热后的各种原料依次升温加热熔化，熔化过程中对溶体进行保护；
[0015]S3
精炼：原料熔化完成后先搅拌熔体使熔体熔炼更均匀，再加入精炼剂后升温精炼，精炼完成后静置冷却撇去浮渣；
[0016]S4
浇铸：待铝合金溶体稍微冷却后，将铝合金溶体浇铸在预热后的组合式模具中，冷却凝固至室温后得到铝合金铸锭
。
[0017]进一步，所述
S1
中原料包括铝料
、
铝硅中间合金
、
铝锰中间合金
、
铝铜中间合金和镁料；所述预热温度为
125
～
175℃
，预热时间为
1.5
～
2.5h。
[0018]有益效果：采用中间合金合成，可以使得难溶的元素更好溶于熔体中，得到化学成分
、
分布均匀的金属材料
。
原料和模具预热可以防止高温金属溶体对模具的热冲击，导致模具过早热疲劳失效，缩短模具的使用寿命
。
同时也避免金属溶体在模具中由于骤冷而失去流动性，造成铸造不能顺利充型甚至引起铸造件表面出现裂纹
。
[0019]进一步，所述
S2
中原料依次熔化步骤为先熔化铝料，随后升温加入铝硅中间合金
、
铝锰中间合金和铝铜中间合金熔化，最后降温后加入镁料熔化
。
[0020]本申请中，依次加入各类原料可以保证原料熔化充分，使各组分原料能够充分混合均匀
。
[0021]进一步，所述
S2
中铝料的熔化温度为
680
～
700℃
；铝硅中间合金
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高强高塑金属型铸造铝合金，其特征在于：包含以下重量百分数组分：1～
1.4
％
Mg、2.33
～
2.5
％
Si、1.1
～
1.3
％
Cu、0.5
～
0.7
％
Mn、0
～
0.3
％杂质，余量为
Al
；其中
Mg
和
Si
的添加重量比为
0.4
～
0.6。2.
用于权利要求1的一种高强高塑金属型铸造铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
预热：将熔炼所用的组合式模具
、
各种原料分别预热；
S2
熔化：将预热后的各种原料依次升温加热熔化，熔化过程中对溶体进行保护；
S3
精炼：原料熔化完成后先搅拌熔体使熔体熔炼更均匀，再加入精炼剂后升温精炼，精炼完成后静置冷却撇去浮渣；
S4
浇铸：待铝合金溶体稍微冷却后，将铝合金溶体浇铸在预热后的组合式模具中，冷却凝固至室温后得到铝合金铸锭
。3.
根据权利要求2所述的一种高强高塑金属型铸造铝合金的制备方法，其特征在于：所述
S1
中原料包括铝料
、
铝硅中间合金
、
铝锰中间合金
、
铝铜中间合金和镁料；所述预热温度为
125
～
175℃
，预热时间为
1.5
～
2.5h。4.
根据权利要求3所述的一种高强高塑金属型铸造铝合金的制备方法，其特征在于：所述
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祖来，杨智祥，张飞，石一凡，韦贺，肖寒，杨煜东，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：