CN101100717A - 具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金及其生产方法。它是用铝、硅、镁、铁添加剂、锰添加剂、铬添加剂、钛硼细化剂和铝稀土合金，按照一定配比，经熔化、炉内变质处理、净化处理、浇铸成棒材、对棒材进行均质处理和强制水冷等步骤而制成。这种具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，抗拉强度高，不易变形、断裂，能满足汽车控制臂的要求。可用于加工汽车控制臂等关键部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金及其生产方法。具体说，是用来加工汽车控制臂的、具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金及其生产方法。
背景技术
在铸造行业都知道，铝镁硅合金是以铝为主要原料，再配以硅、镁和锰添加剂铸造而成。其中，硅、镁和锰三种添加剂分别为0.7～1.3重量％、0.6～1.2重量％和0.4～1.0重量％。这种铝镁硅合金，重量较轻，且具有良好的耐腐蚀性和焊接性。因此被广泛应用于汽车、船舶、建筑等行业，尤其被汽车制造业作为汽车控制臂等关键部件的首选材料。铝镁硅合金中，硅和镁为主强化元素，硅元素过剩可提高硅化二镁(Mg2Si)的强化效果。但硅过剩过多，又会降低合金塑性、使制品延伸率降低。锰元素能细化晶粒、减少合金中过剩的硅对塑性的不量影响，提高材料的冲击强度。但锰元素过多，又会产生粗大的金属间化合物物，降低材料的强度。
由于目前的铝镁硅合金仅有硅、镁和锰三种添加剂，产品经锻造处理后，其抗拉强度较低，只有270～320Mpa，易变形、断裂，难以满足汽车控制臂的要求。
又由于按照上述配方生产的铝镁硅合金固熔热处理时的再结晶温度较低，固熔热处理时易产生粗晶，从而降低合金的强度。
另外，由于上述铝镁硅合金中的添加剂锰元素含量较高，也会进一步降低合金的强度。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金。这种具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，抗拉强度高，不易变形、断裂，能满足汽车控制臂的要求。
本发明要解决的另一个问题是提供一种生产具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金的方法。
为解决上述问题，采取以下技术方案：
本发明的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金含有以下重量份数的原料：
铝96.48～97.05份；硅1.15～1.25份；镁0.95～1.1份；铁添加剂0.15～0.25份；锰添加剂0.5～0.6份；铬添加剂0.13～0.18份；钛硼细化剂0.04～0.06份；铝稀土合金0.03～0.08份。
其中：铝的纯度大于或等于99.7重量％；硅的纯度大于或等于98.5重量％；镁的纯度大于或等于99.8重量％。
所说锰添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成。所说铁添加剂由80±2重量％的锰和20±2重量％的助熔剂组成。所说铬添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成。所说钛硼细化剂由40±2重量％的钛、5±0.5重量％的硼和55±2重量％的铝组成。所说铝稀土合金是中国四川南德高科技产业有限公司生产的ALRE15型铝稀土合金。
具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金的生产方法依次包括以下步骤：
先将铝锭投入熔炼炉内，并对熔炼炉加热，使铝锭熔化。当温度升至740～760℃时，加入硅、铁、锰、镁和铬，并搅拌10～15分钟，使上述原料成为熔体；
之后，在740～760℃的熔体温度下加入钛硼细化剂和铝稀土合金，并搅拌5～10分钟，对熔体进行炉内变质处理；
之后，依次通过炉内吹氩气喷粉精炼、在线氩气精炼和双级陶瓷过滤，对熔体进行净化处理。所说双级陶瓷过滤中使用的过滤板分别为40目过滤板和60目过滤板；
之后，将熔体浇铸成棒材；
再之后，将棒材放入均质炉内，对棒材进行加热；当棒材温度达到565～580℃时，保温240～260分钟，对棒材进行均质处理；
最后，将棒材从均质炉中取出并强制水冷至室温，得到具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金。
采取上述方案，具有以下优点：
由于本发明的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金中含有铁元素，而铁元素能细化晶粒，增强合金的抗拉强度。因此，本发明的具有优良可锻性的铝镁硅合金抗拉强度较高。
又由于本发明的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金中含有铬元素，而铬元素可提高固熔处理中的再结晶温度，避免固熔处理时粗晶的产生，从而提高了合金的强度。
另外，由于本发明的配方中锰元素的含量较低，可避免粗大金属间化合物的产生，从而进一步提高了合金的强度。
具体实施方式
第一个实施例：
选取96.871份的铝、1.152份的硅、1.05份的镁、0.172份的铁添加剂、0.506份的锰添加剂、0.132份的铬添加剂、0.041份的钛硼细化剂和0.04份的铝稀土合金。其中，各原料的份数均为重量份。
其中：铝的纯度大于或等于99.7重量％；硅的纯度大于或等于98.5重量％；镁的纯度大于或等于99.8重量％；所说锰添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成；所说铁添加剂由80±2重量％的锰和20±2重量％的助熔剂组成；所说铬添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成；所说钛硼细化剂由40±2重量％的钛、5±0.5重量％的硼和55±2重量％的铝组成；所说铝稀土合金是中国四川南德高科技产业有限公司生产的ALRE15型铝稀土合金。
先将铝锭投入熔炼炉内，并对熔炼炉加热，使铝锭熔化。当温度升至740℃时，加入硅、铁、锰、镁和铬，并搅拌10分钟，使上述原料成为熔体。
之后，在740℃的熔体温度下加入钛硼细化剂和铝稀土合金，并搅拌5分钟，对熔体进行炉内变质处理。
之后，依次通过炉内吹氩气喷粉精炼、在线氩气精炼和双级陶瓷过滤，对熔体进行净化处理。所说双级陶瓷过滤中使用的过滤板分别为40目过滤板和60目过滤板。
之后，将熔体浇铸成棒材。
再之后，将棒材放入均质炉内，对棒材进行加热。当棒材温度达到565℃时，保温240分钟，对棒材进行均质处理。
然后，将棒材从均质炉中取出并用自来水强制水冷至室温，得到具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金。
第二个实施例：
选取96.501份的铝、1.249份的硅、0.951份的镁、0.151份的铁添加剂、0.587份的锰添加剂、0.160份的铬添加剂、0.05份的钛硼细化剂和0.032份的铝稀土合金。其中，各原料的份数均为重量份。
其中：铝的纯度大于或等于99.7重量％；硅的纯度大于或等于98.5重量％；镁的纯度大于或等于99.8重量％；所说锰添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成；所说铁添加剂由80±2重量％的锰和20±2重量％的助熔剂组成；所说铬添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成；所说钛硼细化剂由40±2重量％的钛、5±0.5重量％的硼和55±2重量％的铝组成；所说铝稀土合金是中国四川南德高科技产业有限公司生产的ALRE15型铝稀土合金。
先将铝锭投入熔炼炉内，并对熔炼炉加热，使铝锭熔化。当温度升至750℃时，加入硅、铁、锰、镁和铬，并搅拌12分钟，使上述原料成为熔体。
之后，在750℃的熔体温度下加入钛硼细化剂和铝稀土合金，并搅拌7分钟，对熔体进行炉内变质处理。
之后，依次通过炉内吹氩气喷粉精炼、在线氩气精炼和双级陶瓷过滤，对熔体进行净化处理。所说双级陶瓷过滤中使用的过滤板分别为40目过滤板和60目过滤板。
之后，将熔体浇铸成棒材。
再之后，将棒材放入均质炉内，对棒材进行加热。当棒材温度达到573℃时，保温250分钟，对棒材进行均质处理。
然后，将棒材从均质炉中取出并用自来水强制水冷至室温，得到具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金。
第三个实施例：
选取97.042份的铝、1.2份的硅、1.95份的镁、0.248份的铁添加剂、0.55份的锰添加剂、0.178份的铬添加剂、0.059份的钛硼细化剂和0.078份的铝稀土合金。其中，各原料的份数均为重量份。
其中：铝的纯度大于或等于99.7重量％；硅的纯度大于或等于98.5重量％；镁的纯度大于或等于99.8重量％；所说锰添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成；所说铁添加剂由80±2重量％的锰和20±2重量％的助熔剂组成；所说铬添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成；所说钛硼细化剂由40±2重量％的钛、5±0.5重量％的硼和55±2重量％的铝组成；所说铝稀土合金是中国四川南德高科技产业有限公司生产的ALRE15型铝稀土合金。
先将铝锭投入熔炼炉内，并对熔炼炉加热，使铝锭熔化。当温度升至760℃时，加入硅、铁、锰、镁和铬，并搅拌15分钟，使上述原料成为熔体。
之后，在760℃的熔体温度下加入钛硼细化剂和铝稀土合金，并搅拌10分钟，对熔体进行炉内变质处理。
之后，依次通过炉内吹氩气喷粉精炼、在线氩气精炼和双级陶瓷过滤，对熔体进行净化处理。所说双级陶瓷过滤中使用的过滤板分别为40目过滤板和60目过滤板。
之后，将熔体浇铸成棒材。
再之后，将棒材放入均质炉内，对棒材进行加热。当棒材温度达到580℃时，保温260分钟，对棒材进行均质处理。
然后，将棒材从均质炉中取出并用自来水强制水冷至室温，得到具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金。
Claims (11)
1.具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于含有以下重量份数的原料：
铝96.48～97.05份；
硅1.15～1.25份；
镁0.95～1.1份；
铁添加剂0.15～0.25份；
锰添加剂0.5～0.6份；
铬添加剂0.13～0.18份；
钛硼细化剂0.04～0.06份；
铝稀土合金0.03～0.08份。
2.根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于铝的纯度大于或等于99.7重量％。
3.根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于硅的纯度大于或等于98.5重量％。
4.根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于镁的纯度大于或等于99.8重量％。
5根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于所说锰添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成。
6.根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于所说铁添加剂由80±2重量％的锰和20±2重量％的助熔剂组成。
7.根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于所说铬添加剂由75±2重量％的锰和25±2重量％的助熔剂组成。
8.根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于所说钛硼细化剂由40±2重量％的钛、5±0.5重量％的硼和55±2重量％的铝组成。
9.根据权利要求1所述的具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金，其特征在于所说铝稀土合金是中国四川南德高科技产业有限公司生产的ALRE15型铝稀土合金。
10.根据权利要求1所述具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金的生产方法，其特征在于依次包括以下步骤：
先将铝锭投入熔炼炉内，并对熔炼炉加热，使铝锭熔化；当温度升至740～760℃时，加入硅、铁、锰、镁和铬，并搅拌10～15分钟，使上述原料成为熔体；
之后，在740～760℃的熔体温度下加入钛硼细化剂和铝稀土合金，并搅拌5～10分钟，对熔体进行炉内变质处理；
之后，依次通过炉内吹氩气喷粉精炼、在线氩气精炼和双级陶瓷过滤，对熔体进行净化处理；
之后，将熔体浇铸成棒材；
再之后，将棒材放入均质炉内，对棒材进行加热；当棒材温度达到565～580℃时，保温240～260分钟，对棒材进行均质处理；
然后，将棒材从均质炉中取出并强制水冷至室温，得到高强度铝镁硅合金。
11.根据权利要求10所述具有优良可锻性的高强度铝镁硅合金的生产方法，其特征在于所说双级陶瓷过滤中使用的过滤板分别为40目过滤板和60目过滤板。
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