CN104745897A - 一种高硅变形铝合金材料及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高硅变形铝合金材料及其生产方法。合金的重量百分比组成控制在Si 8.0‐11.0％，Cu 4.0‐6.5％，Mg 2.0‐3.6％，Mn0.5‐2.5％，Zn 7.5‐9.5％，Cr≤0.50％，Ti＜0.05％，Ni＜0.05％；其它杂质单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。生产方法及主要工艺参数为：当熔炼温度达到700～750℃时，以Al—Sr中间合金方式按原料总量的0.02％～0.05％加入Sr变质剂，然后在710～720℃条件下经过除气，过滤杂质、精炼，然后铸锭。有效地改善了高硅铝合金的组织形态，提高了铝合金的力学性能。

Description

一种高硅变形铝合金材料及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种高强度、高抗耐磨性能的高硅变形铝合金材料及其生产方法。
背景技术
在铝合金中加入较高含量的硅，形成高硅合金，该种材料具有密度小，热膨胀系数小，耐磨性好，延伸性能强，重量轻等优点，在国内外逐渐受到航空、航天、汽车、压缩机等行业的青睐和重视。但是合金中由于Si含量较高，不进行变质处理时，铸锭中易形成较严重的初生硅聚集现象，会降低合金的强度和伸长率。因此，必须对合金进行变质处理，对比文件CN1120598A，公开日1996年4月16日，公开了一种高硅铝合金的变质处理方法，加入复合Na盐变质剂进行处理，可使铸锭的伸长率从未变质的平均2.6％提高到3.0％-4.5％，优点是对砂型铸造具有较好的变质作用，对含有Sb且冷却速度较大的立式半连续冷铸造，其效果不佳，主要是Sb形成了粗的金属间化合物、影响变质效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种高硅变形铝合金材料其及生产方法，以改善高硅铝合金的组织形态，有效地提高了铝合金的力学性能。
本发明的技术方案是：一种高硅变形铝合金材料，其特征是合金的元素组成为(重量百分比)：Si 8.0‐11.0％，Cu 4.0‐6.5％，Mg2.0‐3.6％，Mn 0.5‐2.5％，Zn 7.5‐9.5％，Cr≤0.50％，Ti<0.05％，Ni<0.05％；其它杂质单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。
优选地，合金的元素组成为(重量百分比)：Si 10.6％，Cu 4.28％，Mg 2.25％，Mn 0.75％，Zn 7.56％，Cr≤0.50％，Ti<0.05％，Ni<0.05％，余量为Al。
合金的生产方法：原料配好后进行熔炼，当熔炼温度达到700-750℃时，以Al—Sr中间合金方式按原料总量的0.02％-0.05％加入金属Sr变质剂，再在710-720℃条件下铸造，铸造时铺底，不回火，然后将所铸铸锭整根进行均匀化退火。退火后锻压，锻压后的材料进行淬火，淬火温度为515±5℃，保温时间为1-2h后水冷，然后取样、切成品和人工时效，时效温度为165±5℃，保温时间为1-2h后空冷。
为了使高硅铝合金的硅元素能充分与其他合金均匀的融合，经过多次实验，确定使用Sr作为变质剂，当熔炼温度达到700-750℃时，进行最后一次吹渣，按总量的0.02％-0.05％加入金属Sr变质剂，熔化后的金属Sr与Al结合生成新的Al3Sr分子。Al3Sr初晶尺寸小，弥散分布，大大增加了合金的结晶核心，阻止了合金中初晶硅与共晶硅的过度长大，并使其得以弥散分布，从而实现细化铸造颗粒，减少共晶硅的产生。
通过多次实验证明Sr元素细化高硅铝合金铸造组织的作用比其它添加剂的效果都要好，且可以细化加工组织，阻止加工及热处理过程中晶粒的再长大，是一种理想的变质剂，特别对含有Sb且冷却速度较大的立式半连续水冷铸造，效果更佳，但同是还应注意在铸造时，因底部应力较大，必须进行铺底处理，因结晶时放热较多，铸造水压要适当，否则易产生漏铝现象，同时要控制冷隔深度，防止产生横裂。铸造前用N2-Cl2气体进行精炼以降低铝熔体含气量。
经过我们多年的试制，该材料终于试制成功，并且从性能及元素成份配比上都超过了国内外同类材料的要求，填补了国内外该种材料的空白。
附图说明
图1是未经过变质处理的高硅合金铸锭显微组织照片图。
图2是对比文件经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图。
图3是本发明经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图。
图4是本发明经过变质处理的高硅铝合金管材显微组织照片图。
具体实施方式
实施例以Sz‐15‐023为例：
炉批号Sz‐15‐023，合金的元素组成为(重量百分比)：Si10.6，Cu4.28，Mg2.25，Mn0.75，Zn7.56，Cr≤0.50，Ti<0.05，Ni<0.05余量为Al。
生产方法及主要工艺参数为：当熔炼温度达到700～750℃时，以Al—Sr中间合金方式按原料总量的0.02％～0.05％加入Sr变质剂，然后在710～720℃条件下经过除气，过滤杂质、精炼，然后铸锭，铸造时铺底，不回火，然后将所铸铸锭整根进行均匀化退火。将铸锭加热至510℃，保温1.5小时后对铸锭毛坯进行锻造。热处理工艺为：固溶处理，固溶温度为515±5℃/1‐2h水冷；时效处理，时效温度为165±5℃/1‐2h空冷。
图1是未经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图，图2是对比文件经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图；图3是本发明经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图；图4是本发明经过变质处理的高硅铝合金管材显微组织照片图，将四张图进行对比，可以看出本发明的铸锭颗粒细化程度好，共晶硅少，且弥散分布。
表1是按本发明的方法实际生产出的一种高强度、高抗耐磨性能的高硅变形铝合金材料Sz‐15‐023与对比文件CN1120598A高硅铝合金材料4Y3J的力学性能对比
表1力学性能
表2是按本发明的方法实际生产出的一种高强度、高抗耐磨性能的高硅变形铝合金材料材质状态表。
表2化学成分(Wt％)

Claims (3)

1.一种高硅变形铝合金材料，其特征是合金元素的重量百分比组成为：Si 8.0‐11.0％，Cu 4.0‐6.5％，Mg 2.0‐3.6％，Mn 0.5‐2.5％，Zn 7.5‐9.5％，Cr≤0.50％，Ti<0.05％，Ni<0.05％，其它杂质单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。
2.如权利要求1所述的高硅变形铝合金材料，其特征是合金元素的重量百分比组成为：Si 10.6％，Cu 4.28％，Mg 2.25％，Mn 0.75％，Zn 7.56％，Cr≤0.50％，Ti<0.05％，Ni<0.05％，余量为Al。
3.如权利要求1所述的高硅变形铝合金材料，其特征是合金的生产方法是：当熔炼温度达到700-750℃时，以Al—Sr中间合金方式按原料总量的0.02％-0.05％加入金属Sr变质剂，再在710-720℃条件下经过除气，过滤杂质、精炼，然后铸锭，铸造时铺底，不回火，然后将所铸铸锭整根进行均匀化退火，退火后锻压，锻压后的材料进行淬火，淬火温度为515±5℃，保温时间为1-2h后水冷，然后取样、切成品和人工时效，时效温度为165±5℃，保温时间为1‐2h后空冷。
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