CN105603274B - 一种高强高韧耐蚀铸造铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强高韧耐蚀铸造铝合金及其制备方法，铝合金的质量百分含量Si 0.25～0.45、Zn 3.35～4.97、Mg 13～15、Cu 0.8～1.3、Zr 0.05～0.1、Sb 0.03～0.05、Co 0.01～0.03、Mo 0.02～0.03、中间合金5.5～1.2，余量Al。产品抗拉强度388MPa以上，伸长率7.5%以上，服强度245MPa以上。本发明通过科学的配方设计和合理的制备工艺，尤其是热处理方式，在保证铝合金强度的同时，明显提高了其韧性，所制备的产品具有优异的强度、硬度和延伸率，满足汽车发电机前后盖的使用要求。

Description

一种高强高韧耐蚀铸造铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金铸造技术领域，特别是涉及一种高强高韧耐蚀铸造铝合金的制备方法。
背景技术
铸造铝合金作为传统的金属材料，因其密度小、比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金，尤其是具有特殊性能，如具有高强度、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铸造铝合金，需求量越来越大。经过几十年的发展，高强度铸造铝合金已形成完整系列，性能趋于稳定，生产方法日趋完善，成为材料领域中不可或缺的合金体系，并已在汽车、航天和航空工业中获得广泛的应用。
汽车发电机前后盖用铸造铝合金材料需要在满足高强度的同时具有良好的冲击韧性和耐蚀性能。目前汽车发电机用铝合金材料的强度足够，但其冲击韧性较低，一般都不能承受大的冲击载荷。由其制备的汽车发电机前后盖产品在服役过程中容易产生裂缝或蚀损现象，影响正常使用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高强高韧耐蚀铸造铝合金的制备方法，能够解决现有汽车前后盖用铸造铝合金在使用过程中存在的上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高强高韧耐蚀铸造铝合金，所述铝合金包括如下质量百分含量的组分：Si 0.25～0.45、Zn 3.35～4.97、Mg13～15、Cu 0.8～1.3、Zr 0.05～0.1、Sb 0.03～0.05、Co 0.01～0.03、Mo 0.02～0.03、中间合金5.5～1.2，其余为Al。
在本发明一个较佳实施例中，所述中间合金为Al-Ti-Si合金，其中Al、Ti、Si的质量比为1：0.1：0.05。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种高强高韧耐蚀铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）称料：称取配方量的各原料备用；
（2）熔融混合：将配方量的Al加入电阻坩埚熔炼炉内，加热至700～720℃融化，加入配方量的Si、Zn、Mg和Cu，熔融混合并搅拌均匀，然后加入中间合金，熔融搅拌混合后，恒温静置一段时间，再加入Zr、Sb、Co 和Mo，充分熔融并混合，得到合金液；
（3）精炼：调整炉温至710～730℃，然后向步骤（2）中得到的合金液中加入精炼剂，精炼15～20min后，静置20～30min扒渣；
（4）铸造：将步骤（3）中精炼、扒渣后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
（5）热处理：将步骤（4）中铸造后的铝合金锭先进行两级固溶处理，最后进行自然时效处理，得到所述高强高韧耐蚀铸造铝合金。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述恒温静置时间为15～30min，温度为730～750℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述精炼剂为六氯乙烷与钠盐以1：1的质量比混合的混合物，所述精炼剂的加入量为所述合金液质量的3～5%。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，所述铸模的预热温度为320～380℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述固溶处理的工艺条件为：首先在490～500℃下保温4h，然后升温至520℃保温8～12 h。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述自然时效处理的条件为：先在165℃下保温6h，再在140℃下保温10h。
本发明的高强高韧耐蚀铸造铝合金，其抗拉强度达到388MPa以上，伸长率达7.5%以上，服强度达 245MPa以上，拉伸试样的断口由大小不均的韧窝和撕裂棱组成，呈现明显的塑性断裂特征。
本发明的有益效果是：本发明一种高强高韧耐蚀铸造铝合金及其制备方法，通过科学的配方设计和合理的制备工艺，尤其是热处理方式，在保证铝合金强度的同时，明显提高了其韧性，所制备的产品具有优异的强度、硬度和延伸率，满足汽车发电机前后盖的使用要求。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
（1）称料：称取如下质量百分含量的组分：Si 0.25、Zn 3.357、Mg 13、Cu 0.8、Zr0.05、Sb 0.03、Co 0.01、Mo 0.02、中间合金5.5，其余为Al；其中，所述中间合金为Al-Ti-Si合金，其中Al、Ti、Si的质量比为1：0.1：0.05；
（2）熔融混合：将配方量的Al加入电阻坩埚熔炼炉内，加热至700～720℃使Al融化，然后加入配方量的Si、Zn、Mg和Cu，控制温度为720～730℃，熔融混合并搅拌均匀，再加入中间合金，熔融搅拌混合后，控制温度为750℃，恒温静置30min，再加入Zr、Sb、Co 和Mo，充分熔融并混合，得到合金液；
（3）精炼：调整炉温至710℃，然后向步骤（2）中得到的合金液中加入占炉内合金液质量3%的精炼剂，精炼15min后，再静置30min扒渣；其中，所述精炼剂为六氯乙烷与钠盐以1：1的质量比混合的混合物；
（4）铸造：将步骤（3）中精炼、扒渣后的合金液浇注到预热温度为320℃铸模型腔中，得到铝合金锭；
（5）热处理：该热处理工艺包括先后进行的固溶处理和自然时效处理，具体地，所述固溶处理的工艺条件为：首先在490℃下保温4h，然后升温至520℃保温12 h；所述自然时效处理的条件为：先在165℃下保温6h，再在140℃下保温10h；最后得到所述高强高韧耐蚀铸造铝合金。
经检测，本实施例得到的高强高韧耐蚀铸造铝合金的抗拉强度达到375MPa，伸长率为7.8%，拉伸试样的断口由大小不均的韧窝和撕裂棱组成，呈现明显的塑性断裂特征。
实施例2
（1）称料：称取如下质量百分含量的组分：Si 0.45、Zn 4.97、Mg 13～15、Cu 1.3、Zr 0.1、Sb 0.05、Co 0.03、Mo 0.03、中间合金1.2，其余为Al；其中，所述中间合金为Al-Ti-Si合金，其中Al、Ti、Si的质量比为1：0.1：0.05。
（2）熔融混合：将配方量的Al加入电阻坩埚熔炼炉内，加热至700～720℃使Al融化，然后加入配方量的Si、Zn、Mg和Cu，控制温度为720～730℃，熔融混合并搅拌均匀，再加入中间合金，熔融搅拌混合后，控制温度为730℃，恒温静置15min，再加入Zr、Sb、Co 和Mo，充分熔融并混合，得到合金液；
（3）精炼：调整炉温至730℃，然后向步骤（2）中得到的合金液中加入占炉内合金液质量5%的精炼剂，精炼20min后，再静置20min扒渣；其中，所述精炼剂为六氯乙烷与钠盐以1：1的质量比混合的混合物；
（4）铸造：将步骤（3）中精炼、扒渣后的合金液浇注到预热温度为380℃铸模型腔中，得到铝合金锭；
（5）热处理：该热处理工艺包括先后进行的固溶处理和自然时效处理，具体地，所述固溶处理的工艺条件为：首先在500℃下保温4h，然后升温至520℃保温8h；所述自然时效处理的条件为：先在165℃下保温6h，再在140℃下保温10h；最后得到所述高强高韧耐蚀铸造铝合金。
经检测，本实施例得到的高强高韧耐蚀铸造铝合金的抗拉强度达到388MPa以上，伸长率达7.5%以上，服强度达 245MPa以上，拉伸试样的断口由大小不均的韧窝和撕裂棱组成，呈现明显的塑性断裂特征。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种高强高韧耐蚀铸造铝合金，其特征在于，所述铝合金包括如下质量百分含量的组分：Si 0.25～0.45、Zn 3.35～4.97、Mg 13～15、Cu 0.8～1.3、Zr 0.05～0.1、Sb 0.03～0.05、Co 0.01～0.03、Mo 0.02～0.03、中间合金5.5～1.2，其余为Al；所述中间合金为Al-Ti-Si合金，其中Al、Ti、Si的质量比为1：0.1：0.05；
所述的高强高韧耐蚀铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）称料：称取配方量的各原料备用；
（2）熔融混合：将配方量的Al加入电阻坩埚熔炼炉内，加热至700～720℃融化，加入配方量的Si、Zn、Mg和Cu，熔融混合并搅拌均匀，然后加入中间合金，熔融搅拌混合后，恒温静置一段时间，再加入Zr、Sb、Co 和Mo，充分熔融并混合，得到合金液；
（3）精炼：调整炉温至710～730℃，然后向步骤（2）中得到的合金液中加入精炼剂，精炼15～20min后，静置20～30min扒渣；
（4）铸造：将步骤（3）中精炼、扒渣后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
（5）热处理：将步骤（4）中铸造后的铝合金锭先进行两级固溶处理，最后进行自然时效处理，得到所述高强高韧耐蚀铸造铝合金；
所述步骤（5）中，所述固溶处理的工艺条件为：首先在490～500℃下保温4h，然后升温至520℃保温8～12 h。
2.根据权利要求1所述的高强高韧耐蚀铸造铝合金，其特征在于，所述步骤（2）中，所述恒温静置时间为15～30min，温度为730～750℃。
3.根据权利要求1所述的高强高韧耐蚀铸造铝合金，其特征在于，所述步骤（3）中，所述精炼剂为六氯乙烷与钠盐以1：1的质量比混合的混合物，所述精炼剂的加入量为所述合金液质量的3～5%。
4.根据权利要求1所述的高强高韧耐蚀铸造铝合金，其特征在于，所述步骤（4）中，所述铸模的预热温度为320～380℃。
5.根据权利要求1所述的高强高韧耐蚀铸造铝合金，其特征在于，所述步骤（5）中，所述自然时效处理的条件为：先在165℃下保温6h，再在140℃下保温10h。
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