CN102899539A

CN102899539A - 一种压铸用高塑性铝硅合金及其制备方法

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Publication number: CN102899539A
Application number: CN2012104409047A
Authority: CN
Inventors: 许永明; 邬宁
Original assignee: NANJING NINGTIE NON-FERROUS ALLOYS TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: NANJING NINGTIE NON-FERROUS ALLOYS TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN102899539B

Abstract

本发明提供了一种压铸用高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅7.0-13.0%，镁0.20-0.40%，锰0.20-0.50%，锶0.01-0.15%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。该铝硅合金重量轻、质量好、强度高、塑性高，延伸率可大于10%，流动性能好，压铸件生产中易脱模，制备工艺简单、成本较低。

Description

一种压铸用高塑性铝硅合金及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种压铸用高塑性铝硅合金，还涉及该高塑性铝硅合金的制备方法。

背景技术

铝硅合金由于具有密度小、流动性好、比强度高等优点，广泛用于航空航天、石化、汽车、机械、民用等领域，特别是航空、汽车领域使用铝硅合金材料能够实现交通工具的轻量化，从而提高燃油效率。

现有压铸用铝硅合金材料通常包括铝、硅、镁、铁、铜、锌等成分，由于合金中各元素的含量不同，因此各元素在合金中空间分布差异较大，导致各合金综合性能不同，特别是力学性能上差异较大。

现有压铸用铝合金材料通常具有较好的抗拉强度和屈服强度，然而塑性较低，一般延伸率不大于3%，导致对铝硅合金在一些需要高塑性铸件的领域，特别是汽车结构件领域的应用受到限制。铝合金压铸件制作过程中，合金液与模具产生粘附现象，铸件顶出时，易变形，造成铸件不合格，目前通常采用控制合金中铁元素的含量在0.6%左右来解决铸件粘模问题，而铁元素较高会严重影响材料的塑性。铝硅合金的塑性不仅取决于合金的成分，更重要的是与铸件中组织缺陷状况有关，如孔洞、夹渣缺陷等。对于亚共晶的铝硅合金来说，一方面由于存在较大的结晶温度间隔，合金凝固过程中糊状区较宽，很容易产生缩松缺陷，另一方面除气净化不完全，因此导致亚共晶合金铸件中存在严重的孔洞缺陷，因此导致了现有铝硅合金材料塑性不高。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种强度高、塑性高、流动性能好、压铸件生产中易脱模的铝硅合金及其制备方法。

技术方案：本发明提供的一种压铸用高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅7.0-13.0%，锰0.20-0.40%，镁0.20-0.50%，锶0.01-0.15%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

作为高塑性铝硅合金的优选，该压铸用高塑性铝硅合金包括以下重量百分比的组份：硅7.5-9.0%，锰0.25-0.40%，镁0.25-0.40%，锶0.05-0.12%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

作为压铸用高塑性铝硅合金的进一步优选，该高塑性铝硅合金包括以下重量百分比的组份：硅7.7-8.5%，锰0.30-0.40%，镁0.25-0.34%，锶0.05-0.10%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

作为压铸用高塑性铝硅合金的更进一步优选，该高塑性铝硅合金包括以下重量百分比的组份：硅8.0-8.5%，锰0.32-0.38%，镁0.28-0.33%，锶0.07-0.09%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

作为压铸用高塑性铝硅合金的最优选地，该高塑性铝硅合金包括以下重量百分比的组份：硅8.3%，锰0.35%，镁0.32%，锶0.08%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

作为压铸用高塑性铝硅合金的另一种优选，该高塑性铝硅合金包括以下重量百分比的组份：硅10.0-11.0%，锰0.32-0.38%，镁0.28-0.33%，锶0.04-0.08%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

本发明还提供了一种上述高塑性铝硅合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将铝锰合金、铝和硅于熔炼炉内熔炼，得熔炼液；

（2）以氩气为载体将精炼剂粉喷入熔炼炉内对熔炼液一次精炼，扒渣，即得精炼液；

（3）将精炼液中依次加入铝锶合金和镁，并通入氩气，二次精炼，静置，得合金液；

（4）合金液经过滤、浇铸、冷却，即得高塑性铝硅合金。

其中，步骤（1）中，一次熔炼温度为780-800℃，熔炼时间可根据实际需求合理选择，优选地，为2-3h。

其中，步骤（2）中，所述精炼剂为无钠精炼剂，一次精炼温度为700-710℃，一次精炼时间为20-40min。

其中，步骤（3）中，二次精炼温度为680-710℃，二次精炼时间可根据实际需要合理选择，优选地为10-15min；静置时间为20-40分钟。

其中，步骤（4）中，合金液可经过浇铸系统中玻纤过滤网及陶瓷过滤等过滤装置进一步净化后浇铸成铝硅合金锭，从而使铝硅合金使用更方便，浇铸温度为660-700℃。

有益效果：本发明提供的铝硅合金重量轻、质量好、强度高、塑性高，流动性能好，压铸产品时易脱模，制备工艺简单、成本较低。

该铝硅合金纯度高、质量好，铁、铜、锌作为该铝合金中最有害的元素，导致铝合金中富铁相易长成粗大的针片状，从而使铝硅合金塑性降低，本发明通过严格控制铁、铜、锌的含量，从而提高了铝硅合金的强度和塑性。

该铝硅合金中硅含量较高，使硅的结晶温度能够接近共晶点，从而可极大的减少合金中缩松缺陷的形成，显著提高铸件组织的致密度，从而进一步提高了合金的塑性。

该铝硅合金中镁含量较低，镁含量提高尽管可以提高铝合金强度，然而却会同时降低铝硅合金的塑性，镁含量过高时未固溶的Mg2Si相分布于晶界会对铝合金的塑性造成较大影响。

该铝硅合金中锰含量较高，从而使合金压铸过程中脱模性能好，同时，锰元素还是一种能够有效降低铁、铜、锌等杂质的中和元素，能够有效改善富铁相形貌，使针片状的β-AlFeSi相转变为对性能影响较小的汉字状Al₁₅（FeMn）₃Si₂，从而进一步提高了合金的强度和塑性。

该铝硅合金中锶含量较高，有利于合金净化熔体、去除杂质、细化枝晶组织、阻碍再结晶和晶粒长大、提高合金热稳定性，使有害的粗大针状、棒状或片状的β-FeAlSi相在铸造时之间变为对合金热加工性能及力学性能影响小的圆润的团块状α-FeAlSi相，从而提高该铝硅合金的强度和塑性；同时有利于改善压铸产品的脱模性能。

本发明提供的铝硅合金的制备方法工艺简单，操作简便，成本低廉，通过喷粉精炼、氩气排氢气，过滤除渣，净化了铝硅合金的纯度，减少了孔洞缺陷，使制备的铝硅合金强度高、塑性高。通过本发明的制备方法可将该硅铝合金制备成硅铝合金锭，从而使运输、使用更方便。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅13%，锰0.40%，镁0.50%，锶0.01%，铁0.12%，铜0.10%，锌0.07%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法，包括以下步骤：

（1）将铝锰合金、铝和硅于熔炼炉内熔炼3h，至780℃，得熔炼液；

（2）以氩气为载体将无钠精炼剂粉喷入熔炼炉内对熔炼液700℃一次精炼40min，扒渣，得精炼液；

（3）将精炼液中依次加入铝锶合金和镁，并通入氩气于680℃二次精炼10min，静置40min，得合金液；

（4）合金液经在浇铸道中装置玻纤过滤网及陶瓷过滤系统进一步净化、660℃浇铸、冷却，即得高塑性铝硅合金锭。

实施例2

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅9.3%，锰0.30%，镁0.40%，锶0.04%，铁0.12%，铜0.03%，锌0.08%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法，包括以下步骤：

（1）将铝锰合金、铝和硅于熔炼炉内熔炼2h，至800℃，得熔炼液；

（2）以氩气为载体将无钠精炼剂粉喷入熔炼炉内对熔炼液710℃一次精炼20min，扒渣，得精炼液；

（3）将精炼液中依次加入铝锶合金和镁，并通入氩气在710℃二次精炼15min，静置20min，得合金液；

（4）合金液经在浇铸道中装置玻纤过滤网及陶瓷过滤系统进一步净化、700℃浇铸、冷却，即得高塑性铝硅合金锭。

实施例3

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅9.0%，锰0.33%，镁0.38%，锶0.04%，铁0.12%，铜0.01%，锌0.06%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例1。

实施例4

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅8.5%，锰0.31%，镁0.35%，锶0.05%，铁0.13%，铜0.07%，锌0.04%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例1。

实施例5

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅8.38%，锰0.24%，镁0.35%，锶0.055%，铁0.11%，铜0.07%，锌0.09%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例1。

实施例6

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅8.29%，锰0.38%，镁0.34%，锶0.06%，铁0.12%，铜0.06%，锌0.05%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例1。

实施例7

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅8.0%，锰0.25%，镁0.33%，锶0.08%，铁0.10%，铜0.05%，锌0.10%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例2。

实施例8

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅8.0%，锰0.20%，镁0.306%，锶0.10%，铁0.13%，铜0.04%，锌0.06%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例2。

实施例9

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅7.7%，锰0.35%，镁0.25%，锶12%，铁0.10%，铜0.03%，锌0.03%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例2。

实施例10

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅7.5%，锰0.35%，镁0.25%，锶0.12%，铁0.10%，铜0.03%，锌0.03%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例2。

实施例11

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅7.0%，锰0.20%，镁0.20%，锶0.15%，铁0.15%，铜0.09%，锌0.08%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例2。

实施例12

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅11.0%，锰0.38%，镁0.33%，锶0.08%，铁0.15%，铜0.09%，锌0.08%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例1。

实施例13

高塑性铝硅合金，包括以下重量百分比的组份：硅10.0%，锰0.32%，镁0.28%，锶0.04%，铁0.12%，铜0.10%，锌0.07%，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

其制备方法同实施例1。

实施例14

对实施例1至13的高塑性铝硅合金测定其抗拉强度、屈服强度和延伸率。

测定仪器：CMT4503万能电子实验机，结果见表1。

表1 实施例1至11的合金性能

由测试结果可见，实施例1至13的铝硅合金抗拉强度强，均在200MPa以上；屈服强度高，均在150MPa以上；塑性好、延伸率高，均在10%以上。

同时，由结果可见，硅、铝含量降低，铝硅合金强度降低；而锶含量升高，镁含量降低，铝硅合金塑性更好。

Claims

1.一种压铸用高塑性铝硅合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：硅7.0-13.0%，锰0.20-0.40%，镁0.20-0.50%，锶0.01-0.15%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的一种压铸用高塑性铝硅合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：硅7.5-9.0%，锰0.25-0.40%，镁0.25-0.40%，锶0.05-0.12%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

3.根据权利要求1所述的一种压铸用高塑性铝硅合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：硅7.7-8.5%，锰0.30-0.40%，镁0.25-0.34%，锶0.06-0.10%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

4.根据权利要求1所述的一种压铸用高塑性铝硅合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：硅8.0-8.5%，锰0.32-0.38%，镁0.28-0.33%，锶0.07-0.09%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

5.根据权利要求1所述的一种压铸用高塑性铝硅合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：硅8.3%，锰0.35%，镁0.32%，锶0.08%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

6.根据权利要求1所述的一种压铸用高塑性铝硅合金，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：硅10.0-11.0%，锰0.32-0.38%，镁0.28-0.33%，锶0.04-0.08%，铁0.15%以下，铜0.10%以下，锌0.10%以下，其余为铝，各组分质量百分比之和为100%。

7.一种压铸用高塑性铝硅合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将铝锰合金、铝和硅于熔炼炉内熔炼，得熔炼液；

（4）合金液经过滤、浇铸、冷却，即得。

8.根据权利要求7所述的一种压铸用高塑性铝硅合金的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，熔炼温度为780-800℃。

9.根据权利要求7所述的一种压铸用高塑性铝硅合金的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述精炼剂为无钠精炼剂，一次精炼温度为700-710℃，一次精炼时间为20-40min。

10.根据权利要求7所述的一种压铸用高塑性铝硅合金的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，二次精炼温度为680-710℃，静置时间为20-40分钟。