本发明专利技术公开一种高强韧铸造铝合金，该合金由以下质量百分比的组分组成：Ｍｇ?９．５％～１１．０％，Ｔｉ?０．１％～０．４％，ＲＥ?０．１％～０．３％，Ｓｉ?０．１５％～０．３０％，其余为铝和不可避免的微量杂质；其中微量杂质中的单个元素含量＜０．１０％，且微量杂质总量＜０．５０％。本发明专利技术还公开了一种上述高强韧铸造铝合金的制备方法。本发明专利技术的高强韧铸造铝合金具有抗拉强度高、伸长率高且原材料价格便宜、生产流程短、工艺过程容易控制，无需复杂的熔炼设备及后续热处理热备，在满足构件力学性能的前提下，整个生产成本比较低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料
，具体涉及。
技术介绍
铸造铝合金作为传统的金属材料，因其密度小、比强度高等特点，广泛应用于航 空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金，尤其是具 有特殊性能，如具有高强度、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铸造铝合金，需求量越来越大。经 过几十年的发展，高强度铸造铝合金已形成完整系列，性能趋于稳定，生产方法日趋完善， 成为材料领域中不可或缺的合金体系，并已在汽车、航天和航空工业中获得广泛的应用。但 目前高强度铸造铝合金的冲击韧性较低，一般都不能承受大的冲击载荷。正是由于铸造铝 合金冲击韧性较低，一般都不能承受大的冲击载荷，强韧性不理想从而使其应用受到较大 的限制。所以，许多需要高强韧性能的重要部件多采用变形铝合金制造。但是变形铝合金 虽然具有理想的高强韧性能，但其加工过程对设备和工装模具要求高，工序多，因此生产周 期长，成本很高。相比之下，铸造铝合金具有价格低廉，铸件组织各向同性，可以获得特殊的 组织，容易生产形状复杂的零件，既可以单件生产也可以大批量生产等许多优点。因此，开 发能够代替部分变形铝合金并具有高强韧性能的铸造铝合金，规范其铸造成型工艺，缩短 生产周期，降低制造成本，成为该领域发展的新趋势。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，是针对现有技术的上述不足，提供一种具有高强度、高 韧性的高强韧铸造铝合金。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为一种高强韧铸造铝合金，该合金由 以质量百分比的各组分组成Mg 9. 5% 11. 0%，Ti 0.1% 0.4%，RE 0.1% 0.3%， SiO. 15% 0. 30%，其余为铝和不可避免的微量杂质；其中微量杂质中的单个元素的含量 < 0. 10%，且微量杂质的总量< 0.50%。本专利技术上述的该合金在制备时，各组分由以下形式的各原料加入纯铝、纯镁、氟 钛酸钾、铝稀土合金及铝硅中间合金。本专利技术要解决的另一个技术问题，是提供一种能满足现代科技和工业需要，降低 结构件重量、缩短制造周期、降低制造成本和降低能耗、保护环境、以铸代锻要求的上述高 强韧铸造铝合金的制备方法，该合金具体制备步骤为(1)按照 Mg 9. 5% 11.0%，Ti 0. 0.4%，RE(混合稀土)0. 0.3%， SiO. 15% 0. 30%，其余为铝的质量百分比计算并称取作为原料的纯铝、纯镁、氟钛酸钾 (K2TiF6)、铝稀土合金及铝硅中间合金；(2)将上述步骤(1)称量好的各原料使用电阻坩埚炉进行熔炼，先在坩埚内撒入 经脱水(水分含量<0.5%)的以光卤石为主的熔剂，然后加入预热到200 250°C的纯铝 和铝硅中间合金；融化后加入经烘干(水分含量< 0. 5% )的称量好的氟钛酸钾，并撒入占炉料总质量(所述炉料总质量为原始配料总质量，以下同)3% 4%的覆盖剂或通入保护 气体；炉温升至670 690°C时加入预热到180 220°C的纯镁块，纯镁块用钟罩压入坩埚 底部，边熔化边搅拌直至其完全熔化；730 740°C加入预热到180 220°C的铝稀土合金， 迅速搅拌至混合均勻，得到合金液；(3)待炉温降至720 730°C时将烘干(烘干后水分含量彡0.5%)的精炼剂用 钟罩压入到合金液中进行精炼除气；精炼10 15min，精炼完毕后，再静置5 15min，在 690 720°C扒渣、浇注到铸型型腔中得到铸件或铸锭(浇注制备铸件或铸锭，采用的是行 业公知的常规技术，在此不再赘述)；(4)铸件或铸锭在425 435°C进行固溶处理，保温时间12 20h，然后用冷却介 质为50 100°C的水或50 100°C油冷却，然后进行24 72小时的自然时效。本专利技术上述合金的制备工艺，步骤(1)中的钛是以K2TiF6氟化盐的形式加入的，采 用氟钛酸钾的形式加入可以形成大量极细小、弥散分布的金属间化合物的成核质点。本专利技术上述采用的纯铝，其中铝的含量>99. 7衬％;上述采用的纯镁，其中镁含量 彡99. 95wt% ；上述采用的铝稀土合金为A1-10RE，即稀土含量为10wt %的铝稀土合金，上 述采用的铝硅中间合金为Al-12Si合金(即硅含量为12衬％的铝硅中间合金)。本专利技术上述的以光卤石为主的熔剂，即MgCl2 40% 60%，KC1 60% 40%，杂质 (12. 5% (杂质包括 NaCl、CaCl2、不溶物、Mg0、H20)。本专利技术高强韧铸造铝合金的制备工艺，其步骤(2)中所用覆盖剂的加入量为炉料 总质量(所述炉料总质量为原始配料总质量)的3 4%，覆盖剂采用商用铝镁合金熔剂或 采用各组分的质量百分比为氯化镁44 52%、氯化钾32 46%、余为其他氯盐(其他氯 盐，如氯化锌、氯化锰等)组成的覆盖剂；上述的保护气体为体积分数为75%空气、25% C02和0. 2% SF6 (六氟化硫)组成 的混合气体。本专利技术高强韧铸造铝合金的制备工艺，其步骤(3)中所用精炼剂的加入量为炉料 总质量的2 3%，精炼剂中各组分的质量百分比为六氯乙烷60%、钠盐(钠盐如氯化钠、 硝酸钠、氟硅酸钠等的混合物，在铸造领域属于专业术语，简称钠盐，已成定型产品)40%。本专利技术高强韧铸造铝合金的制备工艺，其步骤(4)中所述的固溶处理，铸件或铸 锭可以随炉升温，或到设定温度后装炉；固溶处理过程中，铸件或铸锭可以采用氩气等惰性 气体进行保护；固溶处理后的铸件或铸锭在温度50 100°C水或温度50 100°C油中冷却 至与冷却介质同温后取出，放置在空气中自然实效24 72小时。本专利技术的优点和有益效果(1)本专利技术通过优化合金化学成分、严格控制合金熔炼过程及优化合金热处理工 艺，制备出了一种高强韧的新型铸造铝合金材料，该合金的抗拉强度最高334. 5MPa，伸长率 高达12. 2 %，远远大于Al-10Mg合金的力学性能指标，因此，具有良好的冲击韧性，能承受 大的冲击载荷。(2)本专利技术以Al-Mg合金为基，以K2TiF6的形式添加0. 1 % 0. 4%的微量钛元素。 Ti的氟化盐对固溶体型铝合金的a固溶体和共晶Si的细化效果较以中间合金形式加入好， K2TiF6加入到铝及铝合金液后，以原子状态高度弥散地分布在熔体中，因而生成大量极细 小、弥散分布的金属间化合物的成核质点，其结晶核心数量较以中间合金形式加入的多，晶粒尺寸也比以中间合金加入后形成的TiAl3粗大成核质点小很多，从而细化了晶粒、提高了 致密性，因而强度高、韧性好。 (3)本专利技术高韧性铸造铝合金所选原材料价格便宜、生产流程短、工艺过程容易控 制，无需复杂的熔炼设备及后续热处理热备，在满足构件力学性能的前提下，整个生产成本 比较低。(4)本专利技术采用中性的电阻坩埚炉进行熔炼，熔炼和精炼均在覆盖剂或气体保护 的状态下进行，避免Mg和其他合金元素的过度烧损，从而充分发挥各元素的特性，降低损^^ o具体实施例方式下面通过具体实施例，进一步详细描述本专利技术，但本专利技术不仅仅局限于以下实施 例实施例1 制备1500g本专利技术的高韧性铸造铝合金材料，该合金材料的成分为Mg 11%, TiO. 3%, RE 0.2%, Si 0. 15%，其余为铝和不可避免的微量杂质，其中微量杂质中单个元本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强韧铸造铝合金，其特征在于：该合金由以下质量百分比的组分组成：Ｍｇ９．５％～１１．０％，Ｔｉ ０．１％～０．４％，ＲＥ ０．１％～０．３％，Ｓｉ ０．１５％～０．３０％，其余为铝和不可避免的微量杂质；其中微量杂质中的单个元素的含量＜０．１０％，且微量杂质的总量＜０．５０％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李继强，马小利，董选普，樊自田，陈俊龙，李贤义，刘文，
申请(专利权)人：宁波旭润铝业有限公司，浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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