CN106282685B - 一种高强度铸造铝合金及其制备方法 - Google Patents
一种高强度铸造铝合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106282685B CN106282685B CN201610785147.5A CN201610785147A CN106282685B CN 106282685 B CN106282685 B CN 106282685B CN 201610785147 A CN201610785147 A CN 201610785147A CN 106282685 B CN106282685 B CN 106282685B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high strength
- aluminum alloys
- cast aluminum
- strength cast
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 113
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 94
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 92
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 49
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 22
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 13
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910018575 Al—Ti Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 4
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 abstract 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910018566 Al—Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017818 Cu—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- -1 among Al-Gd Alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
- C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 6.0‑8.0％，Cu 0.5‑2.0％，Mg 0.2‑0.6％，Ti 0.05‑0.30％，Gd 0.05‑0.5％，Sr 0.01‑0.05％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝；本发明还公开了一种高强度铸造铝合金的制备方法，熔炼合金得到铝合金熔体，然后进行重力铸造得到铝合金铸件，最后依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；本发明的铝合金成分中加入了微量的稀土Gd元素，细化了晶粒，减少了二次枝晶间距；本发明的制备方法得到的高强度铸造铝合金，其抗拉强度和延伸率都得到了明显提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造铝合金及其制备方法，尤其涉及一种高强度铸造铝合金及其制备方法。
背景技术
Al-Si系铸造铝合金的流动性好，具有优良的铸造性能，是比较理想的铸造铝合金，己成为制造业中最受重视的铸造铝合金材料之一。然而目前铸造Al-Si系合金的力学性能不尽如人意，强度和硬度一般，韧性较低。因此，开发研制新型能够替代部分铸造铝合金的高强韧铸造铝合金材料是未来铸造铝合金的发展方向。
在Al-Si-Mg系合金中添加少量的Cu使合金在后续的时效热处理过程中，产生弥散分布的θ-Al2Cu和Q相，可以有效提高合金的强度。GB/T 1173-2013中含Cu的Al-Si系铸造铝合金包括ZL105、ZL106、ZL107、ZL108、ZL109、ZL110、ZL111、ZL118，其中ZL111(AlSi9Cu2Mg)合金的力学性能相对较高，其金属型试棒T6态力学性能为：金属型Rm≥315MPa，A≥2％。近年来，国内外针对Al-Si系合金化改性方面做了许多工作，尤其在亚共晶Al-Si-Cu-Mg四元合金成分优化方面取得了一系列成果，如申请号为200910238471.5的中国发明专利《一种Al-Si-Mg-Er稀土铸造铝合金》公开了一种Al-Si-Mg-Er稀土铸造铝合金，在ZL101合金中添加了占该Al-Si-Mg-Er稀土铸造铝合金重量百分比为0.1～0.8％的Er，重量百分比为6.5～7.5％的Si，重量百分比为0.25～0.45％的Mg，余量为Al，该合金的性能得到了改善，但是效果并不明显；又如申请号为201110073984.2的中国发明专利《一种高强高韧铸造Al-Si-Mg合金》公开了一种Al-Si-Mg合金，包括下述质量百分比的原料：Si 6.0-7.5％，Mg 0.4-0.9％，Ti 0.05-0.25％，Cu 1.7-2.4％，Mn 0.10-0.15％，Sr 0.015-0.02％，Be 0.15-0.25％，Zr 0.1-0.2％，Na 0.015-0.025％，B0.008-0.015％，RE 0.01-0.03％，Fe≤0.1％，余量为Al。该高强高韧铸造Al-Si-Mg合金在一定的熔炼、精炼、晶粒细化、变质、微合金化和热处理工艺条件下具有较高的强度和韧性，但是该合金含有Be、Zr等贵金属元素，成本较高。
因此，有必要提供一种成本低廉、性能较好的高强度铸造铝合金及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高强度铸造铝合金及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 6-8％，Cu0.5-2.0％，Mg 0.2-0.6％，Ti 0.05-0.30％，Gd 0.05-0.5％，Sr 0.01-0.05％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
优选地，所述Si的重量百分比为6.5-7.5％。
优选地，所述Cu的重量百分比为1.0-1.5％。
优选地，所述Mg的重量百分比为0.25-0.45％。
优选地，所述Ti的重量百分比为0.1-0.25％。
优选地，所述Gd的重量百分比为0.1-0.3％。
优选地，所述Sr的重量百分比为0.015-0.03％。
本发明还公开了一种高强度铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至700-720℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至690-710℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至710-730℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在700-720℃下以重力铸造方式浇注到预热至180-220℃的模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金。
具体地，所述步骤S5中的固溶处理是指将S4的产品加热至500-520℃后保温6-8小时，然后继续加热至525-550℃后保温8-10小时；所述步骤S5中的冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入20-40℃的水中进行冷却；所述步骤S5中的时效处理是指将冷却处理后产品加热到150-180℃，保温7-9小时，最后出炉空冷至室温。
进一步地，所述高强度铸造铝合金经T6热处理后的力学性能为：抗拉强度≥315MPa，延伸率≥5.5％。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的铝合金成分中加入了微量的稀土Gd元素，细化了晶粒，减少了二次枝晶间距，此外Gd还能做作为变质剂，促进共晶Si的进一步粒状化，提高了共晶Si的圆整度，这些都有利于提高合金的力学性能；
(2)与其它常用稀土元素如La、Ce相比，本发明加入的Al-Gd中间合金比其它Al-RE中间合金更容易在铝合金中完全熔化；
(3)本发明的铝合金成分中不含Be，V，Zr等贵金属元素，成本较低；
(4)本发明的方法制备的高强度铸造铝合金，其抗拉强度和延伸率都得到了明显提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为现有技术中未添加Gd的合金铸态金相组织图(100×)。
图2为本发明实施例1中制备的合金铸态金相组织图(100×)。
图3为本发明的实施例1中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图4为本发明的实施例2中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图5为本发明的实施例3中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图6为本发明的实施例4中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图7为本发明的实施例5中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图8为本发明的实施例6中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图9为本发明的实施例7中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图10为本发明的实施例8中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图11为本发明的实施例9中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
图12为本发明的实施例10中铸造铝合金的拉伸应力-应变曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 7.0％，Cu1.25％，Mg 0.4％，Ti 0.2％，Gd 0.2％，Sr 0.03％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至710℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至700℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至720℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在700℃下以重力铸造方式浇注到预热至200℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至510℃后保温7小时，然后继续加热至530℃后保温9小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入30℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到160℃，保温8小时，最后出炉空冷至室温。
参阅图1-2。图1为现有技术中未添加Gd的合金铸态金相组织图(100×)，图2为本发明实施例1中制备的合金铸态金相组织图(100×)。如图1-2所示，与图1相比，图2的组织中析出了很多网状和小块状的金属间化合物，这些金属间化合物主要是含Gd的第二相，这些金属间化合物子在后续的热处理后可以弥散析出于基体中，从而显著提高合金的力学性能。
实施例2：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 6.0％，Cu0.5％，Mg 0.2％，Ti 0.05％，Gd 0.05％，Sr 0.01％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至700℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至710℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至710℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在700℃下以重力铸造方式浇注到预热至180℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至500℃后保温8小时，然后继续加热至525℃后保温10小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入20℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到150℃，保温9小时，最后出炉空冷至室温。
实施例3：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 6.5％，Cu1.0％，Mg 0.3％，Ti 0.15％，Gd 0.1％，Sr 0.015％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至710℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至710℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至720℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在720℃下以重力铸造方式浇注到预热至220℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至520℃后保温6小时，然后继续加热至525℃后保温10小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入40℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到180℃，保温7小时，最后出炉空冷至室温。
实施例4：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 7.5％，Cu0.8％，Mg 0.45％，Ti 0.2％，Gd 0.3％，Sr 0.025％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至710℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至700℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至715℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在715℃下以重力铸造方式浇注到预热至190℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至515℃后保温7小时，然后继续加热至525℃后保温8小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入30℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到180℃，保温9小时，最后出炉空冷至室温。
实施例5：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 8.0％，Cu2.0％，Mg 0.6％，Ti 0.30％，Gd 0.5％，Sr 0.05％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至720℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至710℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至730℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在720℃下以重力铸造方式浇注到预热至220℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至520℃后保温6小时，然后继续加热至550℃后保温8小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入40℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到180℃，保温7小时，最后出炉空冷至室温。
实施例6：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 7.2％，Cu1.75％，Mg 0.5％，Ti 0.25％，Gd 0.4％，Sr 0.045％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至705℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至700℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至725℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在705℃下以重力铸造方式浇注到预热至210℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至505℃后保温7小时，然后继续加热至530℃后保温9小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入25℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到160℃，保温8.5小时，最后出炉空冷至室温。
实施例7：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 7.7％，Cu0.8％，Mg 0.25％，Ti 0.22％，Gd 0.25％，Sr 0.04％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至715℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至695℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至725℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在710℃下以重力铸造方式浇注到预热至210℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至510℃后保温7小时，然后继续加热至540℃后保温9.5小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入35℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到175℃，保温9小时，最后出炉空冷至室温。
实施例8：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 6.7％，Cu1.8％，Mg 0.35％，Ti 0.08％，Gd 0.15％，Sr 0.035％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至720℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至710℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至730℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在720℃下以重力铸造方式浇注到预热至220℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至520℃后保温6小时，然后继续加热至550℃后保温8小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入20℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到180℃，保温9小时，最后出炉空冷至室温。
实施例9：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 6.2％，Cu1.6％，Mg 0.58％，Ti 0.10％，Gd 0.45％，Sr 0.02％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至700℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至690℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至710℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在700℃下以重力铸造方式浇注到预热至180℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至500℃后保温8小时，然后继续加热至525℃后保温9小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入20℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到180℃，保温8小时，最后出炉空冷至室温。
实施例10：
本发明公开了一种高强度铸造铝合金，包括如下重量百分比的组分：Si 7.8％，Cu0.6％，Mg 0.48％，Ti 0.27％，Gd 0.08％，Sr 0.022％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝。
该铝合金的制备方法如下：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至710℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至700℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至720℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在710℃下以重力铸造方式浇注到预热至190℃的Y形金属型模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；所述固溶处理是指将S4的产品加热至510℃后保温7小时，然后继续加热至540℃后保温10小时；所述冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入30℃的水中进行冷却；所述时效处理是指将冷却处理后产品加热到160℃，保温8小时，最后出炉空冷至室温。
参阅图3-12，根据图3-12中的拉伸应力-应变曲线图可以计算出本发明实施例1-10的铸造铝合金的拉伸强度和延伸率，测试结果如下表所示：
本发明的有益效果是：
(1)本发明的铝合金成分中加入了微量的稀土Gd元素，细化了晶粒，减少了二次枝晶间距，此外Gd还能做作为变质剂，促进共晶Si的进一步粒状化，提高了共晶Si的圆整度，这些都有利于提高合金的力学性能；
(2)与其它常用稀土元素如La、Ce相比，本发明加入的Al-Gd中间合金比其它Al-RE中间合金更容易在铝合金中完全熔化；
(3)本发明的铝合金成分中不含Be，V，Zr等贵金属元素，成本较低；
(4)本发明的方法制备的高强度铸造铝合金，其抗拉强度和延伸率都得到了明显提升。
以上所述是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高强度铸造铝合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：Si6.0-8.0％，Cu0.5-2.0％，Mg0.2-0.6％，Ti0.05-0.30％，Gd0.05-0.5％，Sr0.01-0.05％，Fe≤0.20％，杂质元素≤0.50％，余量为铝；
所述高强度铸造铝合金经T6热处理后的力学性能为：抗拉强度≥315MPa，延伸率≥5.5％；
所述高强度铸造铝合金的铸态金相组织中析出了含Gd的第二相的金属间化合物。
2.根据权利要求1所述的一种高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Si的重量百分比为6.5-7.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Cu的重量百分比为1.0-1.5％。
4.根据权利要求3所述的一种高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Mg的重量百分比为0.25-0.45％。
5.根据权利要求4所述的一种高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Ti的重量百分比为0.1-0.25％。
6.根据权利要求5所述的一种高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Gd的重量百分比为0.1-0.3％。
7.根据权利要求1所述的一种高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Sr的重量百分比为0.015-0.03％。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的高强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将工业纯铝在电阻炉中加热至700-720℃，再加入Al-Si中间合金、Al-Gd中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Sr中间合金，保温并搅拌；
S2.待所有加入的中间合金都熔解完毕后，将熔体温度降至690-710℃时加入纯Mg；
S3.待所述纯Mg完全熔化后，升温至710-730℃，继续加入无毒精炼剂，除气精炼后得到铝合金熔体；
S4.将S3中铝合金熔体在700-720℃下以重力铸造方式浇注到预热至180-220℃的模具中，最后在空气中自然冷却得到铝合金铸件；
S5.将S4的产品依次进行固溶处理、冷却处理和时效处理后得到高强度铸造铝合金；
所述高强度铸造铝合金的铸态金相组织中析出了含Gd的第二相的金属间化合物。
9.根据权利要求8所述的一种高强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的固溶处理是指将S4的产品加热至500-520℃后保温6-8小时，然后继续加热至525-550℃后保温8-10小时；所述步骤S5中的冷却处理是指将固溶处理后产品快速淬入20-40℃的水中进行冷却；所述步骤S5中的时效处理是指将冷却处理后产品加热到150-180℃，保温7-9小时，最后出炉空冷至室温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610785147.5A CN106282685B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种高强度铸造铝合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610785147.5A CN106282685B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种高强度铸造铝合金及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106282685A CN106282685A (zh) | 2017-01-04 |
| CN106282685B true CN106282685B (zh) | 2018-12-18 |
Family
ID=57672691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610785147.5A Active CN106282685B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种高强度铸造铝合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106282685B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107267817B (zh) * | 2017-05-25 | 2019-04-19 | 江苏大学 | 一种高强抗疲劳原位纳米强化铝合金及其压铸方法 |
| CN111809085A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-23 | 宣城建永精密金属有限公司 | 高压电气系统传动箱及其铸造工艺 |
| CN113528876A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-22 | 东南大学 | 通过Gd微合金化提高耐热铝合金室温和高温强度的方法 |
| CN113684402B (zh) * | 2021-09-01 | 2022-11-22 | 连云港星耀材料科技有限公司 | 具有良好韧性的稀土铝合金转向节制备方法及加工设备 |
| CN113846253B (zh) * | 2021-09-18 | 2022-09-20 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种Al-Si-Mg-Cu-Sc-Zr-Sr铸造合金的制备方法 |
| CN117305664A (zh) | 2022-06-21 | 2023-12-29 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 铝-硅合金中富铁相的痕量元素改性以适应高铁含量 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0517885A (ja) * | 1990-12-05 | 1993-01-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐食性に優れたアルミニウム系金属材 |
| CN1291053C (zh) * | 2004-10-26 | 2006-12-20 | 沈阳工业大学 | 一种高强度铸造铝硅系合金及其制备方法 |
| CN101760676B (zh) * | 2008-11-12 | 2013-04-03 | 郑东海 | 一种铸造铝合金车轮毂 |
| CN101748301A (zh) * | 2008-12-16 | 2010-06-23 | 上海航天精密机械研究所 | 铸造铝合金的制造方法 |
| CN102268577A (zh) * | 2011-07-09 | 2011-12-07 | 浙江巨科铝业有限公司 | 一种汽车轮毂用铸造铝合金材料 |
| CN104630578B (zh) * | 2015-01-26 | 2018-04-17 | 上海交通大学 | 高塑性铸造铝合金及其重力铸造制备方法 |
-
2016
- 2016-08-31 CN CN201610785147.5A patent/CN106282685B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106282685A (zh) | 2017-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106282685B (zh) | 一种高强度铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN102758109B (zh) | 一种高强度耐磨耐热铝合金材料及其制备方法 | |
| CN107164669B (zh) | 一种易加工回收7系变形铝合金及其制备方法 | |
| CN104561688A (zh) | 一种耐热铸造铝合金及其重力铸造方法 | |
| CN107245612A (zh) | 高性能AlSiMgCu铸造合金 | |
| CN109972003A (zh) | 适于重力铸造的高延伸率耐热铝合金及其制备方法 | |
| CN109295360A (zh) | 一种抗高温脆化的易切削铝合金及其制备方法 | |
| CN109055837A (zh) | 一种含Sc和Er的7XXX可焊耐蚀铝合金及其制备方法 | |
| CN105112742A (zh) | 一种Al-Si-Mg-Cu-Ti-Sc铸锻合金及其制备方法 | |
| CN109609817A (zh) | 一种智能手机用高强高阳极氧化效果的6xxx系铝合金及其制备方法 | |
| CN109666829A (zh) | 一种低锂含量的高强铸造铝锂铜锌合金及其制备方法 | |
| CN108251724A (zh) | 适用于大规格复杂结构铸件的高强耐热铝合金及制备工艺 | |
| CN105568082A (zh) | 一种Al-Si-Cu-Mg铸造合金的热处理方法 | |
| CN109136681B (zh) | 一种6061铝铸棒材及其铸造工艺 | |
| CN110408807A (zh) | 一种亚共晶Al-Si铸造合金及其制备方法 | |
| KR20070009719A (ko) | 항공우주선 및 자동차 주물용 열 처리가능한Ａｌ-Ｚｎ-Ｍｇ 합금 | |
| CN108330360A (zh) | 一种高Zn含量的高强韧性挤压变形铝锂合金及其制备方法 | |
| CN110331319A (zh) | 一种含钪和铒的高强、高塑性耐蚀铝合金及其制备方法 | |
| CN110106401A (zh) | 一种高强韧非热处理强化压铸铝合金及其制备方法 | |
| CN108486439A (zh) | 一种抗冲击防裂纹的棒球棒用铝合金及其制备方法 | |
| JPH1112674A (ja) | 内燃機関ピストン用アルミニウム合金およびアルミニウム合金製ピストン | |
| CN108570583B (zh) | 不含稀土低合金超高强韧镁合金及其制备方法 | |
| CN109988953A (zh) | 高强高韧Al-Cu系铸造铝合金及其制备方法和铁路机车零部件 | |
| CN104152772B (zh) | 一种含银锶稀土高强耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN109182804A (zh) | 一种高强度铝铜系铝合金制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 213011 258 Wuyi Road, Changzhou, Jiangsu Patentee after: CRRC Qishuyan Locomotive and Rolling Stock Technology Research Institute Co.,Ltd. Address before: 213011 258 Wuyi Road, Changzhou, Jiangsu Patentee before: CRRC QISHUYAN INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |