【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金及其制备领域，尤其是一种高强度高塑性的挤压铸造铝合金及其制备方法。
技术介绍
1、铝合金具有密度低、比强度高、良好的导电导热性能、可回收再利用等优点，广泛应用于汽车、轨道交通、机械设备等领域，用于制造各种承载受力结构件。随着汽车、轨道交通、机械设备轻量化的发展，对铝合金零部件的综合力学性能也要求更高，如较高的强度和塑性，以提高安全性和使用寿命。挤压铸造是将铝合金液在挤压力的直接作用下进行凝固成型的技术。挤压铸造技术具有强力补缩功能，非常适合于生产高强度的铝合金零部件。
2、公布号为cn112375941a的专利技术专利文献阐述了《一种挤压铸造铝合金材料及其制备方法》，其公开的铝合金材料的抗拉强度为329.85-354.23mpa，屈服强度为222.07-224.88mpa，伸长率为2.64-2.8％。
3、公布号为cn108251714a的专利技术专利文献阐述了《一种挤压铸造高强韧铝合金及其挤压铸造方法》，其公开的铝合金材料的抗拉强度为351.4-395.1mpa，屈服强度为303.8-345.2mpa，伸长率为6.2-7.2％。
4、公布号为cn108796317a的专利技术专利文献阐述了《一种适用于新能源汽车的可半固态挤压铸造铝合金及制备方法》，其公开的铝合金的抗拉强度大于420mpa，屈服强度大于380mpa，导热系数大于160w/m·k，但延伸率低于1％。
5、从生产实践和文献资料检索结果来看，目前挤压铸造铝合金的强度和塑性之间存在相互制约、此消彼长的矛
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高强度高塑性的挤压铸造铝合金及其制备方法，通过科学设计挤压铸造铝合金的成分组成和制备工艺，同时提高挤压铸造铝合金的强度和塑性，使得该挤压铸造铝合金满足各种承载受力结构件轻量化发展对高强度高塑性的挤压铸造铝合金的需求。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种高强度高塑性的挤压铸造铝合金，该铝合金由以下质量百分比的成分组成：si(6.5-7.5％)，mg(0.25-0.45％)，ti(0.08-0.12％)，sr(0.01-0.03％)，fe不超过0.15％，其余为al和不可避免的其他杂质。
3、其中，s i和mg是挤压铸造铝合金的主要强化元素，si和mg可形成mg2si强化相，显著增强挤压铸造铝合金的强度，s i和mg的含量越高，挤压铸造铝合金的强度也越高，但s i和mg的含量过高，也会降低挤压铸造铝合金的塑性。作为优选地，s i含量为6.5-7.5％，mg含量为0.25-0.45％。
4、t i是以铝钛合金形式存在于挤压铸造铝合金中，主要作用是细化粗大的树枝状α-al晶粒，改善铝合金的组织成分均匀性，提高铝合金的铸造流动性、强度和塑性。t i含量太低，晶粒细化效果不明显；但ti含量太高也不会显著提高晶粒细化效果，反而会增加生产成本。所以作为优选地，t i含量为0.08-0.12％。
5、sr是以铝锶合金形式存在于挤压铸造铝合金中，主要作用是细化变质共晶si相。共晶s i相在铝合金中通常是以粗大片状分布在铝合金基体中，这种粗大片状共晶s i相会严重割裂铝合金基体，是导致挤压铸造铝合金强度低，特别是塑性低的重要原因。添加0.01-0.03％的sr，使挤压铸造铝合金中共晶si的形态从粗大片状转变为细小均匀的颗粒状或纤维状，可显著提高挤压铸造铝合金的强度和塑性。
6、fe是挤压铸造铝合金中不可避免的杂质元素，在铝合金中通常以粗大针状富fe相形式分布在铝合金基体中，粗大针状富fe相会严重割裂铝合金基体，是导致挤压铸造铝合金强度偏低、特别是塑性较低的重要原因。因此，杂质元素fe的含量必须严格控制，使fe的含量≤0.15％。
7、进一步地，其它杂质中，单个元素占比不超过0.05％，总量不超过0.15％。
8、一种铝合金的制备方法，制备所述的高强度高塑性的挤压铸造铝合金，包括以下步骤：
9、s1：按铝合金的成分组成及质量百分比熔炼配制铝合金液，并将铝合金液的温度升高至700-730℃；
10、s2：以氩气为载体，载流精炼剂，对铝合金液采用喷吹精炼的方式进行除渣处理，然后除去铝合金液表面的浮渣；具体的，采用氩气为载体，通过喷粉罐将粉末状的精炼剂喷吹进入铝合金液中进行精炼除渣；
11、s3：以鼓泡方式向铝合金液通入由氩气和氯气组成的混合气体进行除氢处理；
12、s4：将铝合金液通过挤压铸造形成铝合金；
13、s5：将铝合金进行固溶和时效处理，得到高强度高塑性的挤压铸造铝合金。
14、进一步地，在步骤s1中，提供相应元素的原料可以纯铝锭、纯镁锭、铝硅合金、铝钛合金和铝锶合金，经计算和称重后，选择熔炉将原料熔化成铝合金液，随后将铝合金液的温度升高至700-730℃，该温度范围既能保证铝合金液具有较高的流动性，还能降低铝合金液因温度过高发生的氧化损坏，达到降低铝合金液的氧化烧损的目的。
15、需要说明的是，铝合金液中的夹杂物主要是氧化物，尤其是氧化铝，主要来源于铝锭、镁锭、合金等原材料表面的氧化物膜(氧化铝膜)和熔炼过程中铝合金液氧化产生的氧化物(氧化铝)，其他夹杂物还包括非铝物料的燃烧产物和炉衬脱落的碎渣等。这些夹杂物如果留在挤压铸造铝合金内，将形成疏松，会割裂铝基体，破坏铝合金的组织连续性，使局部产生应力集中，成为挤压铸造铝合金断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，最终降低挤压铸造铝合金的强度和塑性。为此，需要对铝合金液进行精炼。
16、进一步地，在步骤s2中，氩气的纯度不低于99.99％，以防止其他气体与铝合金液中元素产生反应生成化合物；即为了获得较好的除渣效果，同时又不引起铝合金液吸氢和氧化或其他化学反应，需要选用纯净度高的氩气作为载流气体。需要特别指出的是，氩气相对于常规使用的氮气，氩气不会与铝合金液发生反应，更不会产生氮化铝夹杂在铝合金液中，从而不会产生含氮化铝的铝渣。
17、进一步地，在步骤s2中，精炼剂的用量占铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为10-20min，以保证精炼除渣效果，还能降低生产成本；具体的，精炼剂的用量不能太少，精炼时铝合金液的温度不能太低，精炼时间不能太短，否者除渣效果不理想。精炼剂用量也不能太多，炼时铝合金液的温度不能太高，精炼时间也不能太长，否者会导致增加铝合金液的氧化和吸氢，并增加生产成本。
18、进一步地，在步骤s3中，氩气的纯度不低于99.99％，所述氯气的纯度不低于99.99％，所述混合气体中氯气的体积百分比为10-15％；所述混合气体的流量为1-2m3/min，所述除氢的时间为10-20m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度高塑性的挤压铸造铝合金，其特征在于：该铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si(6.5-7.5％)，Mg(0.25-0.45％)，Ti(0.08-0.12％)，Sr(0.01-0.03％)，Fe不超过0.15％，其余为Al和不可避免的其他杂质；其它杂质中，单个元素≤0.05％，总量≤0.15％。
2.一种铝合金的制备方法，制备权利要求1所述的高强度高塑性的挤压铸造铝合金，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，氩气的纯度不低于99.99％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：精炼剂的用量占铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为10-20min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，氩气的纯度不低于99.99％，所述氯气的纯度不低于99.99％，所述混合气体中氯气的体积百分比为10-15％；所述混合气体的流量为1-2m3/min，所述除氢的时间为10-20min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤S4
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤S5中，固溶处理是将铝合金在540-550℃的环境中加热2-3h，然后水冷至室温；时效处理是将固溶处理后的铝合金在160-170℃环境中加热3-4h，然后随炉冷却至室温。
8.根据权利要求2-7任意一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，喷吹精炼所用的精炼剂为粒径不大于2mm的粉末，由以下质量百分比的成分组成：45.1％ZnCl2，25.3％K2CO3，7.6％NaNO3，11.5％KF，6.3％K2SO4，4.2％Li2SO4。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：该精炼剂的制备包括以下步骤：A1：将原材料按精炼剂的成分组成及质量百分比进行配料；
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤A1中的原材料纯度不低于99.8％；步骤A2中氩气的纯度不低于99.99％。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度高塑性的挤压铸造铝合金，其特征在于：该铝合金由以下质量百分比的成分组成：si(6.5-7.5％)，mg(0.25-0.45％)，ti(0.08-0.12％)，sr(0.01-0.03％)，fe不超过0.15％，其余为al和不可避免的其他杂质；其它杂质中，单个元素≤0.05％，总量≤0.15％。
2.一种铝合金的制备方法，制备权利要求1所述的高强度高塑性的挤压铸造铝合金，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，氩气的纯度不低于99.99％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：精炼剂的用量占铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为10-20min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，氩气的纯度不低于99.99％，所述氯气的纯度不低于99.99％，所述混合气体中氯气的体积百分比为10-15％；所述混合气体的流量为1-2m3/min，所述除氢的时间为10-20min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈学文，梁剑忠，刘兵，刘志勇，郭煜生，朱海东，苏桂文，张荣，
申请(专利权)人：广东工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。