CN101476069B

CN101476069B - 一种铸态铝合金及其制备方法

Info

Publication number: CN101476069B
Application number: CN2009100283391A
Authority: CN
Inventors: 赵浩峰; 王玲
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: CN101476069A

Abstract

本发明公开一种具有良好综合力学性能的铸态铝合金及其制备方法，该合金成分的质量百分含量为：9～14％Zn，0.5～3％Sn，0.05～2.5％Pb，其余为Al。该合金的制备步骤为：按照质量百分含量为9～14％Zn，0.5～3％Sn，0.05～2.5％Pb，其余为Al的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭放入坩埚电阻炉中一起加热熔化，当铝熔液温度达690-710℃时，加入1-2％的氯化物混合精练剂进行精练处理，处理时间为5-15分钟，随后浇入成型模具形成强韧性铸态铝合金。

Description

一种铸态铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有良好综合力学性能的铸态铝合金及其制备方法，具体涉及一种含锌、铅、锡、锶、钛的铸态铝合金，属于铝合金技术领域。

二、背景技术

铝合金因其具有比强度及比刚度高的性能特点，普遍应用于工业产品制造中。但是现有高强韧合金的成本过高，不能满足国民经济各领域的要求。

目前有一些对铝合金的研究：

200510037105.5号申请提出一种铝合金材料，具体是一种高强韧挤压铸造铝合金材料。挤压强度可达75MPa，材料的主要成分及其质量百分比含量为：铜4.5～5.5％，锰0.3～0.6％，微量合金强化元素：钛0.05～0.25％，硼0.01～0.05％，钒0.05～0.20％，锆0.05～0.20％，混合稀土0.05～0.15％，其余为铝和不可避免的微量杂质，其中杂质元素铁控制在0.2％以下，硅控制在0.1％以下。经挤压铸造和淬火+不完全人工时效的方法制备的铝合金材料的原材料再经热处理，强度可达420MPa，伸长率达17％。这种材料的力学性能必须通过挤压铸造和随后的热处理实现，生产成本高，工序多，零件受到挤压方式的限制。

200810302670.3号申请公开了一种高强度铸造铝合金材料，按重量百分比计，该合金成分为Cu2.0～6.0％，Mn0.05～1.0％，Ti0.01～0.5％，Cr0.01～0.2％，Cd0.01～0.4％，Zr0.01～0.25％，B0.005～0.04％，Pr0.05～0.3％，其余为Al及微量杂质元素。铸造铝合金材料的抗拉强度才可以达到420MPa，伸长率为6％。这种材料的铸态伸长率不高，为了使抗拉强度才可以达到505-520MPa、伸长率达13-16％，这种合金需要在600进行72小时的强韧化处理。另外Cd和Pr均为稀贵金属元素。可见，这种材料的力学性能必须通过随后的热处理实现。

三、发明内容

解决问题：

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有良好综合力学性能的低成本的铸态铝合金。

本发明的另外还提供这种铸态铝合金的制备方法，该制备方法工艺简单，适于大批量生产。

技术方案：

一种铸态铝合金，合金成分的质量百分含量为：9～14％Zn，0.5～3％Sn，0.05～2.5％Pb，其余为Al。

其中，合金中还含有质量百分含量为0.01～0.05％的Ti元素。

其中，在含Sn、Pb、Zn的铝合金中还含有质量百分含量为0.01～0.05％的Sr元素；以及在含Sn、Pb、Zn、Ti的铝合金中含有质量百分含量为0.01～0.05％的Sr元素。

一种铸态铝合金的制备方法，制备步骤为：

按照质量百分含量为9～14％Zn，0.5～3％Sn，0.05～2.5％Pb，其余为Al的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭放入坩埚电阻炉中一起加热熔化，当铝熔液温度达690-710℃时，加入1-2％的氯化物混合精练剂进行精练处理，处理时间为5-15分钟，随后浇入成型模具形成强韧性铸态铝合金。氯化物混合精练剂的配比为：氯化锰85-90％，氯化钾3-5％，氯化镧1-3％，其余为氯化钠。本发明可选用氯化物混合精练剂，该混合精练剂调节了精练剂的熔点降低，提高了精炼效率，缩短了处理时间。

在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01～0.05％的Ti元素；

在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01～0.05％的Sr元素；

其中，所述铸态铝合金中还可另外添加上述一种或几种其它金属元素。有的金属元素可以中间合金块的形式加入，如Ti、Sr元素的加入，以Al-Ti中间合金块和Al-Sr中间合金块的形式。

本发明的有益效果：

本发明的铸态铝合金，仅使用普通锡、铅、锌等常规元素，避开了使用大量的稀贵元素，生产制备工艺简单，合金的成本较低，强度和韧性高。在一定量的Sr或Ti的作用下，锡、铅、锌对铝的强度和韧性增大作用效果更加明显。而现有的合金使用了大量的稀贵元素，成本较高，但综合性能仍较差。

四、附图说明

图1为本发明含10％Zn、2％Sn及2％Pb的强韧性铸态铝合金的组织。

图中亮处为合金的固溶体晶粒。

五、具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的描述，以下实施例中的质量百分含量的取值范围，表示原料的可以该含量范围内任取质量，每个实施例都可以形成多种用量关系。以下氯化物混合精练剂的配比为：氯化锰85-90％，氯化钾3-5％，氯化镧1-3％，其余为氯化钠。

实施例一：

本发明铸态铝合金的制备方法，制备步骤为：按照质量百分含量为9～14％的Zn、0.5～3％的Sn、0.05～2.5％的Pb、其余为Al的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭放入坩埚电阻炉中一起加热熔化，当铝熔液温度达690-710℃时，加入1-2％的氯化物混合精练剂进行精练处理，处理时间为5-15分钟，随后浇入成型模具形成强韧性铸态铝合金。

实施例二：

本发明铸态铝合金的制备方法，制备步骤为：按照质量百分含量为9～14％的Zn、0.5～3％的Sn、0.05～2.5％的Pb、0.01～0.05％的Ti、其余为Al的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭、Al-Ti中间合金块一起放入坩埚电阻炉中加热熔化，当铝熔液温度达690-710℃时，加入1-2％的氯化物混合精练剂进行精练处理，处理时间为5-15分钟，随后浇入成型模具形成强韧性铸态铝合金。其中，Ti元素的以Al-Ti中间合金块的形式加入。

实施例三：

本发明铸态铝合金的制备方法，制备步骤为：

按照质量百分含量为9～14％的Zn、0.5～3％的Sn、0.05～2.5％的Pb、0.01～0.05％的Sr、其余为Al的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭、Al-Sr中间合金块一起放入坩埚电阻炉中加热熔化，当铝熔液温度690-710℃时，加入1-2％的氯化物混合精练剂进行精练处理，处理时间为5-15分钟，随后浇入成型模具形成强韧性铸态铝合金。其中，Sr元素的以Al-Sr中间合金块的形式加入。

实施例四：

本发明铸态铝合金的制备方法，制备步骤为：

按照质量百分含量为9～14％Zn、0.5～3％Sn、0.05～2.5％Pb、0.01～0.05％的Ti、0.01～0.05％的Sr、其余为Al的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭、Al-Ti中间合金块、Al-Sr中间合金块一起放入坩埚电阻炉中加热熔化，当铝熔液温度达690-710℃时，加入1-2％的氯化锰精练剂进行精练处理，处理时间为5-15分钟，随后浇入成型模具形成强韧性铸态铝合金。

其中，Ti、Sr元素的Al-Ti中间合金块和Al-Sr中间合金块的形式加入。

实验数据：

下表为不同成份的铸态镁合金韧性指标参数，其中对比合金为现有技术的产品，产品1-产品5为采用本发明方法制得的产品。

合金编号	成分(质量百分含量)	抗拉强度/MPa	伸长率/％
				对比铸态合金	Cu2.0～6.0％，Mn0.05～1.0％，Ti0.01～0.5％，Cr0.01～0.2％，Cd0.01～0.4％，Zr0.01～0.25％，B0.005～0.04％，Pr0.05～0.3％，其余为Al及微量杂质元素	420	6％
产品1	Zn为9％，Sn为2％，Pb为2％，其余为Al	430	15
				产品2	Zn为12％，Sn为3％，Pb为0.5％，Ti为0.05％，其余为Al	450	18
产品3	Zn为12％，Sn为2％，Pb为2％，Sr为0.03％，其余为Al	455	15
				产品4	Zn为14％，Sn为0.5％，Pb为2.5％，Ti为0.05％，其余为Al	465	17

产品5

Zn为13％，Sn为1.5％，Pb为2％，Sr为0.01％，Zr为0.01％，其余为Mg

485

19

由上表可见，铸态铝合金中加入Sn、Pb、Zn元素后，合金的韧性明显增大。同时在Sr或Zr金属元素的作用下，锡、铅、锌对镁的韧性增大作用效果更加明显。

Claims

1.一种铸态铝合金，合金成分的质量百分含量为：9～14％Zn，0.5～3％Sn，0.05～2.5％Pb，其余为Al。

2.根据权利要求1所述的铸态铝合金，其中，合金中还含有质量百分含量为0.01～0.05％的Ti元素。

3.根据权利要求1或2所述的铸态铝合金，其中，合金中还含有质量百分含量为0.01～0.05％的Sr元素。

4.一种铸态铝合金的制备方法，其制备步骤为：

按照质量百分含量为9～14％Zn，0.5～3％Sn，0.05～2.5％Pb，其余为Al的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭放入坩埚电阻炉中一起加热熔化，当铝熔液温度达690-710℃时，加入1-2％的氯化物混合精练剂进行精练处理，处理时间为5-15分钟，随后浇入成型模具形成强韧性铸态铝合金。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01～0.05％的Ti元素。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，在合金制备过程中还添加质量百分含量为0.01～0.05％的Sr元素。