CN105441737A - 高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其重力铸造制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其重力铸造制备方法，所述合金由按一定重量百分比计的如下元素组成Si，Mg，Fe，Mg，Zn，Sr，Cu，M，余量为Al，其中M为Ti，Zr，V中至少一种元素或加入RE元素。本发明提供的铸造铝合金具有优异的铸造性能及良好的力学性能，抗拉强度、屈服强度和伸长率都得到了提升，而且具有良好的耐腐蚀性，无需固溶热处理便可应用于汽车零件，满足汽车轻量化发展的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其重力铸造制备方法，属于工业用铝合金及制造领域。
背景技术
Al-Si系合金的流动性好、铸件致密、不易产生铸造裂纹，具有良好的铸造性能、抗蚀性能和中等的切削加工性能，是比较理想的铸造合金，己成为制造业中最受重视的结构材料之一。但目前铸造Al-Si合金的力学性能不尽如人意，强度和硬度一般，韧性较低。A380铝合金是最广泛使用的Al-Si系合金，其Si含量高达7.5wt％～9.5wt％，有良好的铸造性能，而高的Cu含量(3.0wt％～4.0wt％)可获得高的强度和良好的可加工性，现已被广泛应用于交通运输行业(汽车、摩托车等工业)、航天航空、电子/电器等各个领域。同时，也因为A380中Cu含量高，生成的富Cu相的标准电极电位高，在潮湿或者液体环境中易于腐蚀。A360铝合金也是使用较为广泛的Al-Si系合金，跟A380相比最显著的区别是Cu含量低，最大值为0.6％，形成的富铜相比A380少很多，耐腐蚀性能也略好于A380合金，但由于其熔焊和铜焊性能差，限制了在工业生产中的应用，一般用作盖板和仪器外壳。
因此，开发研制新型能够替代部分铝合金的高强韧铸造铝合金材料及其铸造工艺才是铝合金未来的发展方向。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高强度、耐腐蚀性的铸造铝合金及其制备方法，以解决上述问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种高强、高耐腐蚀的铸造铝合金，其包括按重量百分数计的如下元素：Si7.0～15％，Mg0.2～0.6％，Mn0.2～1.0％，Zn0～1.0％，Sr0.02～0.1％，Cu0～0.5％，Fe0～1％，M0.01～1.5％，余量为Al和不可避免的杂质，其中，Al的重量分数不低于78％，M为RE或含有Ti、Zr和V中的至少一种元素的组合元素。
作为优选方案，所述RE选自Gd、La、Y、Nd、Sm、Er、Yb、Ce中的至少一种。
作为优选方案，所述组合元素中，按合金中的所有元素总量计，Ti的重量分数为0～0.5％、Zr的重量分数为0～0.5％、V的重量分数为0～0.5％。
第二方面，本发明还提供了一种如前述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金的制备方法，其包括如下步骤：
将铝源、镁源、锌源和含有硅、锰和锶的至少一种中间合金均去除氧化层并烘干预热至200℃；
将占铝源总质量5～15％的铝源在710～720℃下熔化成熔池后，加入剩余铝源；
待铝源全部熔化后，升温至720℃，将含铝和硅的中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在710～720℃；
待所述含有铝和硅的中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入含有铝和锰的中间合金、含有铝和锶的中间合金、含有铝和铜的中间合金、含有铝、钛和硼的中间合金、含有铝和锆的中间合金、含有铝和钒的中间合金、含有铝和铁的中间合金及稀土中间合金，待所有中间合金都加入完毕后在740℃保温15～20分钟；
待所有中间合金都熔解完毕，将熔体温度降至695～705℃加入镁源和锌源，待所述镁源和锌源都完全熔化后，在715～725℃时加入精炼剂进行精炼，精炼后静置10～20分钟，在710～730℃撇去表面浮渣，得到铝合金熔体；
将所述铝合金熔体降温至630～680℃之间，以0.15～0.4m/s的速度压射到预热至240～270℃的模具中，冷却后得到所述高强、高耐腐蚀的压铸铝合金。
作为优选方案，所述含有铝和硅的中间合金为AlSi23，所述含有铝和锰的中间合金为AlMn10，所述含有铝和锶的中间合金为AlSr10、所述含有铝和铜的中间合金为AlCu50、所述含有铝、钛和硼的中间合金为AlTi5B1、所述含有铝和锆的中间合金为AlZr4、所述含有铝和钒的中间合金AlV5、所述含有铝和铁的中间合金为AlFe20，所述稀土中间合金为AlRE10中间合金。
作为优选方案，所述精炼剂的添加量为原料总重量的0.5～1.5％。
作为优选方案，所述精炼剂由按重量百分数计的如下组分组成：碳酸钙为50～70％，氯化钠为10～30％，氯化钾为10～30％。
作为优选方案，所述精炼的温度不超过730℃，搅拌时间不超过10min。
本发明中，其主要原理是对于重力铸造Al-Si系合金而言，Fe作为有害元素会在基体中形成粗大的片状和针状相，使合金的强度和塑性降低，因此在合金中加入适量的Mn元素可以降低Fe对合金的有害影响，且适量的Mn也能提高合金的耐热性和致密性。发明中的合金成分去降低了Cu元素含量，即降低了Cu元素对合金耐腐蚀性能的影响，同时在Al-Si合金中加入Mg等元素，可以形成室温强化相Mg2Si，保证合金的力学性能，在重力铸造在生产过程中，不需要庞大的加工设备，可以浇注成形状复杂的零件，节约金属、降低成本以及减少工时等，提高了中间合金的市场竞争力，适合推广到规模化工业生产中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、合金原料均为纯金属和中间合金，来源广泛，整个制备过程无杂质元素渗入，制备的铝合金杂质含量极低；
2、铸造过程中精炼剂的使用可有效去除铝合金熔液中杂质，有效改善了铝合金的机械性能和耐腐蚀性能；
3、适量的RE可有效提高已有高强铝合金的性能。稀土与Al，Si，Mg等元素形成稀土化合物，大大提高了合金的室温和高温强度。使用稀土处理，细化了初晶硅和共晶硅，延伸率也得到提高。
4、本方法制备的合金材料具有高的抗拉强度，屈服强度和高的延伸率，并具有耐腐蚀性能好等特点，符合汽车铝合金零部件的使用要求，满足汽车轻量化发展的需求；
5、综上所述，采用本工艺制备的铝合金材料力学性能优异，制成的材料无气孔缺陷，且工艺简单，安全可靠，操作方便，具有较高的市场竞争力，适合推广到规模化工业生产中。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例1中制备铝合金铸态金相组织图；
图2为实施例2中制备铝合金铸态金相组织图；
图3为实施例3中制备铝合金铸态金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金的重量百分比为：按理论配比，Si8.5％，Mg0.4％，Mn0.5％，Zn0.5％，Sr0.04％，Cu0.25％，Ti0.3％，Zr0.3％，V0.3％，Fe0.4％，余量为Al和不可避免的杂质。
其制备方法是(1)将工业纯铝(Al：99.7wt％)、工业纯镁(Mg:99.95wt％)和工业纯锌(Zn:99.9wt％)，以及中间合金AlSi23、AlMn10、AlZr4、AlTi5B1、AlV5、AlFe20、AlCu50和AlSr10分别用320目砂纸打磨去除氧化层，分别放入鼓风干燥箱中(200℃)进行烘干预热；(2)使用不锈钢坩埚进行合金铸造，使用前坩埚、扒渣工具、钟罩等表面清洗除锈涂上涂料，该涂料采用25％滑石粉和5％水玻璃再加入适量的水调和而成，再置于200℃烘箱中烘烤过夜除去水分后才能使用，将电阻加热炉温度梯度升温至720℃，将占纯铝质量10％左右的纯铝在720℃下熔化成熔池后，加入剩余纯铝；待纯铝全部熔化后，升温至720℃，将AlSi20中间合金分3次加入，并保持温度恒定在720℃；(3)待Al-Si中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金、Al-Cu中间合金及Al-Fe中间合金，待中间合金都加入完毕后在740℃保温20分钟。(4)待中间合金都熔解完毕后将熔体温度降至700℃时加入工业纯镁和工业纯锌，加入时使用铝箔包裹工业纯镁和工业纯锌并用钟罩压入铝合金熔体中，搅拌使其充分熔化；(5)待所述所有合金成分都完全熔化后，在720℃时加入精炼剂进行精炼，精炼时用钟罩将铝箔包裹的铝合金精炼剂压入铝液中水平迂回运动，精炼后静置15分钟，在720℃撇去表面浮渣，获得铝合金熔体。(6)在720℃对所述铝合金熔体进行重力铸造，浇注过程为将铝合金熔体在720℃下浇注到预热至200℃的金属型模具中，在空气中自然冷却，获得铝合金铸件。
将制得的铸造铝合金分别进行a.180℃、5小时的T5时效处理，25℃水冷却处理；b.200℃、200小时热暴露处理，最后可分别用于测试高强、高耐腐蚀铸造铝合金的常温和高温力学性能，此外通过在25℃下3.5wt％NaCl溶液中的失重腐蚀实验表征合金的耐腐蚀性能。
本实例中铸造铝合金的铸态室温抗拉强度为228MPa，屈服强度为135MPa，延伸率5.0％；T5态室温抗拉强度为245MPa，屈服强度为212MPa，延伸率3.0％；200℃、200小时热暴露处理后在200℃下高温拉伸抗拉强度为188MPa，屈服强度为135MPa，延伸率7.0％；此外，本实例中铝合金铸态的腐蚀速率为0.07mm/yr。
本发明中最终制备的高强、高耐腐蚀铝合金材料成分准确、无变形、缩凹、无可分辨的裂纹，微观组织分析显示合金无气孔和明显缺陷，如图1所示。因此可得出本发明得到的铝合金材料组织分布均匀，无氧化夹杂和成分偏析现象，且具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。
实施例2
一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金的重量百分比为：按理论配比，Si7％，Mg0.2％，Mn0.2％，Zn0％，Sr0.02％，Cu0％，Ti0.01％，Fe0.2％，余量为Al和不可避免的杂质。
其制备方法是(1)将工业纯铝(Al：99.7wt％)和工业纯镁(Mg:99.95wt％)，以及中间合金AlSi23、AlMn10、AlFe20AlTi5B1和AlSr10分别用320目砂纸打磨去除氧化层，分别放入鼓风干燥箱中(200℃)进行烘干预热；(2)使用不锈钢坩埚进行合金铸造，使用前坩埚、扒渣工具、钟罩等表面清洗除锈涂上涂料，该涂料采用25％滑石粉和5％水玻璃再加入适量的水调和而成，再置于200℃烘箱中烘烤过夜除去水分后才能使用，将电阻加热炉温度梯度升温至710℃，将占纯铝质量10％左右的纯铝在710℃下熔化成熔池后，加入剩余纯铝；待纯铝全部熔化后，升温至720℃，将AlSi20中间合金分2次加入，并保持温度恒定在710℃；(3)待Al-Si中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Fe中间合金和混合稀土中间合金，待中间合金都加入完毕后在740℃保温15分钟。(4)待中间合金都熔解完毕后将熔体温度降至695℃时加入工业纯镁和工业纯锌，加入时使用铝箔包裹工业纯镁并用钟罩压入铝合金熔体中，搅拌使其充分熔化；(5)待所述所有合金成分都完全熔化后，在715℃时加入精炼剂进行精炼，精炼时用钟罩将铝箔包裹的铝合金精炼剂压入铝液中水平迂回运动，精炼后静置10分钟，在710℃撇去表面浮渣，获得铝合金熔体。(6)在715℃时对所述铝合金熔体进行重力铸造，浇注过程为将铝合金熔体在715℃下浇注到预热至180℃的金属型模具中，在空气中自然冷却，获得铝合金铸件。
将制得的铸造铝合金分别进行a.180℃、5小时的T5时效处理，25℃水冷却处理；b.200℃、200小时热暴露处理，最后可分别用于测试高强、高耐腐蚀铸造铝合金的常温和高温力学性能，此外通过在25℃下3.5wt％NaCl溶液中(240h处理)的失重腐蚀实验表征合金的耐腐蚀性能。
本实例中铸造铝合金的铸态室温抗拉强度为208MPa，屈服强度为115MPa，延伸率5.8％；T5态室温抗拉强度为230MPa，屈服强度为150MPa，延伸率3.1％；200℃、200小时热暴露处理后在200℃下高温拉伸抗拉强度为166MPa，屈服强度为112MPa，延伸率9.0％；此外，本实例中铝合金铸态的腐蚀速率为0.06mm/yr。
本发明中最终制备的高强、高耐腐蚀铝合金材料成分准确、无变形、缩凹、无可分辨的裂纹，微观组织分析显示合金无气孔和明显缺陷，如图2所示。因此可得出本发明得到的铝合金材料组织分布均匀，无氧化夹杂和成分偏析现象，且具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。
实施例3
一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其制备方法的重量百分比为：按理论配比，Si15％，Mg0.6％，Mn1％，Zn1％，Sr0.1％，Cu0.5％，Ti0.5％，Zr0.5％，V0.5％，Fe1％，余量为Al和不可避免的杂质。
其制备方法是(1)将工业纯铝(Al：99.7wt％)、工业纯镁(Mg:99.95wt％)和工业纯锌(Zn:99.9wt％)，以及中间合金AlSi23、AlMn10、AlZr4、AlTi5B1、AlV5、AlFe20、AlCu50和AlSr10分别用320目砂纸打磨去除氧化层，分别放入鼓风干燥箱中(200℃)进行烘干预热；(2)使用不锈钢坩埚进行合金铸造，使用前坩埚、扒渣工具、钟罩等表面清洗除锈涂上涂料，该涂料采用25％滑石粉和5％水玻璃再加入适量的水调和而成，再置于200℃烘箱中烘烤过夜除去水分后才能使用，将电阻加热炉温度梯度升温至720℃，将占纯铝质量10％左右的纯铝在720℃下熔化成熔池后，加入剩余纯铝；待纯铝全部熔化后，升温至720℃，将AlSi20中间合金分4次加入，并保持温度恒定在720℃；(3)待Al-Si中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金及Al-Fe中间合金，待中间合金都加入完毕后在740℃保温20分钟。(4)待中间合金都熔解完毕后将熔体温度降至700℃时加入工业纯镁和工业纯锌，加入时使用铝箔包裹工业纯镁和工业纯锌并用钟罩压入铝合金熔体中，搅拌使其充分熔化；(5)待所述所有合金成分都完全熔化后，在725℃时加入精炼剂进行精炼，精炼时用钟罩将铝箔包裹的铝合金精炼剂压入铝液中水平迂回运动，精炼后静置20分钟，在730℃撇去表面浮渣，获得铝合金熔体。(6)在725℃对所述铝合金熔体进行重力铸造，浇注过程为将铝合金熔体在725℃下浇注到预热至220℃的金属型模具中，在空气中自然冷却，获得铝合金铸件。
将制得的铸造铝合金分别进行a.180℃、5小时的T5时效处理，25℃水冷却处理；b.200℃、200小时热暴露处理，最后可分别用于测试高强、高耐腐蚀铸造铝合金的常温和高温力学性能，此外通过在25℃下3.5wt％NaCl溶液中的失重腐蚀实验表征合金的耐腐蚀性能。
本实例中铸造铝合金的铸态室温抗拉强度为177MPa，屈服强度为118MPa，延伸率2.5％；T5态室温抗拉强度为202MPa，屈服强度为130MPa，延伸率2.2％；200℃、200小时热暴露处理后在200℃下高温拉伸抗拉强度为142MPa，屈服强度为102MPa，延伸率5.4％；此外，本实例中铝合金铸态的腐蚀速率为0.09mm/yr。
本发明中最终制备的高强、高耐腐蚀铝合金材料成分准确、无变形、缩凹、无可分辨的裂纹，微观组织分析显示合金无气孔和明显缺陷，如图3所示。因此可得出本发明得到的铝合金材料组织分布均匀，无氧化夹杂和成分偏析现象，且具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。
实施例4
一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其制备方法的重量百分比为：按理论配比，Si8.5％，Mg0.4％，Mn0.5％，Zn0.5％，Cu0.1％，Sr0.04％，RE0.1％，Fe0.4％，余量为Al和不可避免的杂质。
其制备方法是(1)将工业纯铝(Al：99.7wt％)、工业纯镁(Mg:99.95wt％)和工业纯锌(Zn:99.9wt％)，以及中间合金AlSi23、AlMn10、AlCu50、AlFe20、AlRE10(市售混合稀土中间合金)和AlSr10分别用320目砂纸打磨去除氧化层，分别放入鼓风干燥箱中(200℃)进行烘干预热；(2)使用不锈钢坩埚进行合金铸造，使用前坩埚、扒渣工具、钟罩等表面清洗除锈涂上涂料，该涂料采用25％滑石粉和5％水玻璃再加入适量的水调和而成，再置于200℃烘箱中烘烤过夜除去水分后才能使用，将电阻加热炉温度梯度升温至720℃，将占纯铝质量10％左右的纯铝在720℃下熔化成熔池后，加入剩余纯铝；待纯铝全部熔化后，升温至720℃，将AlSi20中间合金分4次加入，并保持温度恒定在720℃；(3)待Al-Si中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Cu中间合金、Al-RE中间合金及Al-Fe中间合金，待中间合金都加入完毕后在740℃保温20分钟。(4)待中间合金都熔解完毕后将熔体温度降至700℃时加入工业纯镁和工业纯锌，加入时使用铝箔包裹工业纯镁和工业纯锌并用钟罩压入铝合金熔体中，搅拌使其充分熔化；(5)待所述所有合金成分都完全熔化后，在725℃时加入精炼剂进行精炼，精炼时用钟罩将铝箔包裹的铝合金精炼剂压入铝液中水平迂回运动，精炼后静置20分钟，在730℃撇去表面浮渣，获得铝合金熔体。(6)在725℃对所述铝合金熔体进行重力铸造，浇注过程为将铝合金熔体在725℃下浇注到预热至220℃的金属型模具中，在空气中自然冷却，获得铝合金铸件。
将制得的铸造铝合金分别进行a.180℃、5小时的T5时效处理，25℃水冷却处理；b.200℃、200小时热暴露处理，最后可分别用于测试高强、高耐腐蚀铸造铝合金的常温和高温力学性能，此外通过在25℃下3.5wt％NaCl溶液中的失重腐蚀实验表征合金的耐腐蚀性能。
本实例中铸造铝合金的铸态室温抗拉强度为220MPa，屈服强度为140MPa，延伸率5.5％；T5态室温抗拉强度为253MPa，屈服强度为212MPa，延伸率3.6％；200℃、200小时热暴露处理后在200℃下高温拉伸抗拉强度为175MPa，屈服强度为128MPa，延伸率7.7％；此外，本实例中铝合金铸态的腐蚀速率为0.09mm/yr。
本发明中最终制备的高强、高耐腐蚀铝合金材料成分准确、无变形、缩凹、无可分辨的裂纹。因此可得出本发明得到的铝合金材料组织分布均匀，无氧化夹杂和成分偏析现象，且具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。
实施例5
一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金的重量百分比为：按理论配比，Si7％，Mg0.2％，Mn0.2％，Zn0％，Sr0.02％，Cu0％，Gd0.1％，La0.1％，Y0.02％，Fe0.2％，余量为Al和不可避免的杂质。
其制备方法是(1)将工业纯铝(Al：99.7wt％)和工业纯镁(Mg:99.95wt％)，以及中间合金AlSi23、AlMn10、AlFe20、稀土中间合金和AlSr10分别用320目砂纸打磨去除氧化层，分别放入鼓风干燥箱中(200℃)进行烘干预热；(2)使用不锈钢坩埚进行合金铸造，使用前坩埚、扒渣工具、钟罩等表面清洗除锈涂上涂料，该涂料采用25％滑石粉和5％水玻璃再加入适量的水调和而成，再置于200℃烘箱中烘烤过夜除去水分后才能使用，将电阻加热炉温度梯度升温至710℃，将占纯铝质量10％左右的纯铝在710℃下熔化成熔池后，加入剩余纯铝；待纯铝全部熔化后，升温至720℃，将AlSi20中间合金分2次加入，并保持温度恒定在710℃；(3)待Al-Si中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金及Al-Fe中间合金和稀土中间合金，待中间合金都加入完毕后在740℃保温15分钟。(4)待中间合金都熔解完毕后将熔体温度降至695℃时加入工业纯镁和工业纯锌，加入时使用铝箔包裹工业纯镁并用钟罩压入铝合金熔体中，搅拌使其充分熔化；(5)待所述所有合金成分都完全熔化后，在715℃时加入精炼剂进行精炼，精炼时用钟罩将铝箔包裹的铝合金精炼剂压入铝液中水平迂回运动，精炼后静置10分钟，在710℃撇去表面浮渣，获得铝合金熔体。(6)在715℃时对所述铝合金熔体进行重力铸造，浇注过程为将铝合金熔体在715℃下浇注到预热至180℃的金属型模具中，在空气中自然冷却，获得铝合金铸件。
将制得的铸造铝合金分别进行a.180℃、5小时的T5时效处理，25℃水冷却处理；b.200℃、200小时热暴露处理，最后可分别用于测试高强、高耐腐蚀铸造铝合金的常温和高温力学性能，此外通过在25℃下3.5wt％NaCl溶液中(240h处理)的失重腐蚀实验表征合金的耐腐蚀性能。
本实例中铸造铝合金的铸态室温抗拉强度为225MPa，屈服强度为125MPa，延伸率5.1％；T5态室温抗拉强度为238MPa，屈服强度为154MPa，延伸率2.6％；200℃、200小时热暴露处理后在200℃下高温拉伸抗拉强度为171MPa，屈服强度为115MPa，延伸率8.8％；此外，本实例中铝合金铸态的腐蚀速率为0.08mm/yr。
本发明中最终制备的高强、高耐腐蚀铝合金材料成分准确、无变形、缩凹、无可分辨的裂纹，因此可得出本发明得到的铝合金材料组织分布均匀，无氧化夹杂和成分偏析现象，且具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。
实施例6
一种高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其制备方法的重量百分比为：按理论配比，Si15％，Mg0.6％，Mn1％，Zn1％，Sr0.1％，Cu0.5％，Gd0.15％，La0.15％Y0.13％，Nd0.12％，Sm0.2％，Er0.1％，Yb0.2％，Fe1％，余量为Al和不可避免的杂质。
其制备方法是(1)将工业纯铝(Al：99.7wt％)、工业纯镁(Mg:99.95wt％)和工业纯锌(Zn:99.9wt％)，以及中间合金AlSi23、AlMn10、AlFe20、AlCu50、稀土中间合金和AlSr10分别用320目砂纸打磨去除氧化层，分别放入鼓风干燥箱中(200℃)进行烘干预热；(2)使用不锈钢坩埚进行合金铸造，使用前坩埚、扒渣工具、钟罩等表面清洗除锈涂上涂料，该涂料采用25％滑石粉和5％水玻璃再加入适量的水调和而成，再置于200℃烘箱中烘烤过夜除去水分后才能使用，将电阻加热炉温度梯度升温至720℃，将占纯铝质量10％左右的纯铝在720℃下熔化成熔池后，加入剩余纯铝；待纯铝全部熔化后，升温至720℃，将AlSi20中间合金分4次加入，并保持温度恒定在720℃；(3)待Al-Si中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入Al-Mn中间合金、Al-Sr中间合金、Al-Cu中间合金、稀土中间合金中间合金及Al-Fe中间合金，待中间合金都加入完毕后在740℃保温20分钟。(4)待中间合金都熔解完毕后将熔体温度降至700℃时加入工业纯镁和工业纯锌，加入时使用铝箔包裹工业纯镁和工业纯锌并用钟罩压入铝合金熔体中，搅拌使其充分熔化；(5)待所述所有合金成分都完全熔化后，在725℃时加入精炼剂进行精炼，精炼时用钟罩将铝箔包裹的铝合金精炼剂压入铝液中水平迂回运动，精炼后静置20分钟，在730℃撇去表面浮渣，获得铝合金熔体。(6)在725℃对所述铝合金熔体进行重力铸造，浇注过程为将铝合金熔体在725℃下浇注到预热至220℃的金属型模具中，在空气中自然冷却，获得铝合金铸件。
将制得的铸造铝合金分别进行a.180℃、5小时的T5时效处理，25℃水冷却处理；b.200℃、200小时热暴露处理，最后可分别用于测试高强、高耐腐蚀铸造铝合金的常温和高温力学性能，此外通过在25℃下3.5wt％NaCl溶液中的失重腐蚀实验表征合金的耐腐蚀性能。
本实例中铸造铝合金的铸态室温抗拉强度为182MPa，屈服强度为122MPa，延伸率2.2％；T5态室温抗拉强度为212MPa，屈服强度为135MPa，延伸率1.9％；200℃、200小时热暴露处理后在200℃下高温拉伸抗拉强度为150MPa，屈服强度为108MPa，延伸率5.2％；此外，本实例中铝合金铸态的腐蚀速率为0.12mm/yr。
本发明中最终制备的高强、高耐腐蚀铝合金材料成分准确、无变形、缩凹、无可分辨的裂纹，微观组织分析显示合金无气孔和明显缺陷，如图3所示。因此可得出本发明得到的铝合金材料组织分布均匀，无氧化夹杂和成分偏析现象，且具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。
本发明制备的重力铸造制备的高强、高耐腐蚀铝合金铸件的性能与现有的A380和A360铝合金重力铸造件的成分与性能对比分别如表1和表2所示。
表1
表2
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种高强、高耐腐蚀的铸造铝合金，其特征在于，包括按重量百分数计的如下元素：Si7.0～15％，Mg0.2～0.6％，Mn0.2～1.0％，Zn0～1.0％，Sr0.02～0.1％，Cu0～0.5％，Fe0～1％，M0.01～1.5％，余量为Al和不可避免的杂质，其中，Al的重量分数不低于78％，M为RE或含有Ti、Zr和V中的至少一种元素的组合元素。
2.如权利要求1所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金，其特征在于，所述RE选自Gd、La、Y、Nd、Sm、Er、Yb、Ce中的至少一种。
3.如权利要求1所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金，其特征在于，所述组合元素中，按合金中的所有元素总量计，Ti的重量分数为0～0.5％、Zr的重量分数为0～0.5％、V的重量分数为0～0.5％。
4.一种如权利要求1～3中任意一项所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金的重力铸造制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将铝源、镁源、锌源和含有硅、锰和锶的至少一种中间合金均去除氧化层并烘干预热至200℃；
将占铝源总质量5～15％的铝源在710～720℃下熔化成熔池后，加入剩余铝源；
待铝源全部熔化后，升温至720℃，将含铝和硅的中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在710～720℃；
待所述含有铝和硅的中间合金全部熔化后，升温至740℃，依次加入含有铝和锰的中间合金、含有铝和锶的中间合金、含有铝和铜的中间合金、含有铝、钛和硼的中间合金、含有铝和锆的中间合金、含有铝和钒的中间合金、含有铝和铁的中间合金及稀土中间合金，待所有中间合金都加入完毕后在740℃保温15～20分钟；
待所有中间合金都熔解完毕，将熔体温度降至695～705℃加入镁源和锌源，待所述镁源和锌源都完全熔化后，在715～725℃时加入精炼剂进行精炼，精炼后静置10～20分钟，在710～730℃撇去表面浮渣，得到铝合金熔体；
在715～725℃下对所述铝合金熔体进行重力铸造，获得铝合金铸件。
5.如权利要求4中所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述含有铝和硅的中间合金为AlSi23，所述含有铝和锰的中间合金为AlMn10，所述含有铝和锶的中间合金为AlSr10、所述含有铝和铜的中间合金为AlCu50、所述含有铝、钛和硼的中间合金为AlTi5B1、所述含有铝和锆的中间合金为AlZr4、所述含有铝和钒的中间合金AlV5、所述含有铝和铁的中间合金为AlFe20，所述稀土中间合金为AlRE10中间合金。
6.如权利要求4所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述精炼剂的添加量为原料总重量的0.5～1.5％。
7.如权利要求4或6所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述精炼剂由按重量百分数计的如下组分组成：碳酸钙为50～70％，氯化钠为10～30％，氯化钾为10～30％。
8.如权利要求4所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述精炼的温度不超过730℃，搅拌时间不超过10min。
9.如权利要求4所述的高强、高耐腐蚀的铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述重力铸造过程为将铝合金熔体在715～725℃下浇注到预热至180～220℃的金属型模具中，在空气中自然冷却。
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