CN106498245B - 一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金及其制备工艺，属于铝硅合金技术领域。本发明公开了深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的化学成分。制备工艺包括化学成分控制、熔炼工艺控制、铸造工艺控制和深冷处理。其中，深冷处理工艺为470~490℃固溶处理5‑6小时后于60~90℃热水中淬火；然后在‑145~‑165℃深冷保温24小时后置于空气中恢复至室温；最后在170~180℃时效处理5‑6小时后置于空气中恢复至室温，即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。本发明通过深冷处理工艺极大地提高了合金元素在铸造铝硅合金中的溶解度，使得添加的多种合金元素形成更多细小的强化相，因此本合金在力学性能方面较其他铸造铝硅合金具有很大的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造铝硅合金材料及其制备方法，特指一种适用于深冷处理进行强化的高强度铸造铝硅合金及其制备工艺。
背景技术
深冷处理是常规冷处理的延伸，是指用液氮作为冷却介质对材料在—130℃及以下进行处理的一种工艺方法。早在20世纪50年代就开始进行深冷处理对黑色金属材料性能的研究。对于钢铁这类黑色金属而言，一般认为深冷处理具有以下四个方面的共同作用：1、碳化物析出。在马氏体的基体上析出了大量的弥散的超微细碳化物，提高了合金的硬度和韧性；2、残余奥氏体的改变。使残余奥氏体发生分解转变为马氏体，提高了工件的硬度和强度；3、组织细化。能够使马氏体析出弥散碳化物，使组织晶粒细化，从而使工件的强度和韧性得到很大的提高；4、残余应力与原子动能。容易在工件缺陷(微孔)、内应力集中的部位及空位表面产生残余应力，这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害，最终表现为磨料磨损抗力的提高。另外，由于原子间既存在使原子紧靠在一起的结合力，又存在使之分开的动能。深冷处理转移了部分原子间的动能，从而使原子之间的结合更紧密，提高了材料的强度和韧性。
近几年，深冷处理技术的研究已从黑色金属领域逐步扩展到有色金属（铝合金，铜合金，镁合金）以及复合材料，但对此还没有取得显著一致的研究成果。有人研究指出：深冷处理使晶体内的沉淀强化相更加均匀细密，并在晶界处产生析出相，提高了铝合金的强度硬度，但塑性韧性下降。还有人研究指出：通过固溶深冷处理或多次深冷时效处理等复合方法，能够在改善铝合金强度硬度提高的同时，使其塑性韧性也能获得一定改善。总之，关于铝合金深冷处理方面的研究还处于研究初始阶段，研究学者们还需要进行深入研究。
目前，全球材料学科正向轻量化、高性能、绿色环保的方向发展。对于铝合金而言，为了拓展应用领域和市场占有份额，迫切需要研制高品质高性能的铸造铝合金。然而，目前铸造铝合金相关方面的研究和应用还存在不足。
本发明开发出一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金及其制备工艺。
发明内容
本发明开发出一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金及其制备工艺，本发明通过对铝熔体进行合金化、净化处理、变质处理以及深冷处理，极大地提高了铝硅合金的力学性能，可拓展该合金的应用领域。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金，其化学成分按质量百分比计算，Si为9～11%、Cu为4.5～6%、Mg为0.7～0.8%、Zn为0.45～0.55%、Mn为0.4～0.5%、Cr为0.025～0.035%、Ni为0.02～0.03%、V为0.05～0.1%、Zr为0.05～0.09%、复合稀土(复合RE)为0.25～0.35%、Sr为0.01～0.03%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、其余为Al。
其中，复合稀土化学成分为：La为44～46%、Ce为44～46%、Y为4～5%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素的含量单个<0.2%，总量<1.0%、余为Al。
上述的一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金，所述的高强度铸造铝硅合金化学成分优选为：按质量百分比计算，Si为10%、Cu为5%、Mg为0.75%、Zn为0.5%、Mn为0.45%、Cr为0.03%、Ni为0.025%、V为0.08%、Zr为0.08%、复合RE为0.3%、Sr为0.02%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。
所述的一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金制备工艺，按照下述步骤进行：
步骤（1）：以市售A356、Al-Si、Al-Cu、Al-Mn、纯Mg、纯Zn、Al-Ni、Al-Cr、纯V、Al-Zr、复合RE和Al-Sr中间合金为原材料，按照上述高强度铸造铝硅合金化学成分进行配料，并对配好的所有原材料在保温炉中进行210~250℃的预热处理；
步骤（2）：将洁净的石墨坩埚放入熔铝坩埚炉中进行加热升温，待温度升至500℃并保温片刻后，取出坩埚进行装料操作；
步骤（3）：将大部分A356合金（占总量的60～75%）置于坩埚底层，其上放入Al-Si中间合金，随后放入Al-Mn、Al-Ni、Al-Cr、纯V和Al-Zr中间合金，最后在坩埚顶层放置余下的A356合金。注：若坩埚容量有限，余下的A356合金可与Al-Cu、纯Zn中间合金一起放入；
步骤（4）：将完成装料操作的坩埚放入770~780℃的坩埚炉中加热保温熔化。待坩埚内原材料达到熔融状态时，将坩埚炉温度降至735~745℃并加入Al-Cu和纯Zn中间合金；
步骤（5）：待所有材料完全熔化且熔清后，坩埚炉降温至720~730℃，加入用铝箔包裹且占炉料总质量0.45%的无钠精炼剂，反应完成后静置5-10分钟。注：所述无钠精炼剂在使用前要在150~200℃的烘干箱中进行2小时以上的烘干处理；
步骤（6）：将温度降至705~715℃，加入用铝箔包裹过的纯Mg合金、复合RE和Al-Sr中间合金，并用钟罩将其压入至坩埚底部，辅以搅拌使其充分熔化，随后保温15-25分钟；
步骤（7）：将温度升至715~725℃，再次使用无钠精炼剂进行精炼处理，加入量仍为炉料总质量的0.45%，反应完成后静置5-10分钟；随后将铝熔液浇入预热温度为220~240℃的金属型模具中即可获得高强度铸造铝硅合金。
所述的深冷处理强化工艺，按照下述步骤进行：
步骤（1）：将上述工艺操作制备的高强度铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度470~490℃，保温时间5-6小时，淬火介质60~90℃的热水；
步骤（2）： 固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-145~-165℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；
步骤（3）：深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度170~180℃，保温时间5-6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。
所述的深冷处理强化工艺优选为：
步骤（1）：将上述工艺操作制备的高强度铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度480℃，保温时间6小时，淬火介质80℃的热水；
步骤（2）：固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-155℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；
步骤（3）：深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度175℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。
有益效果
（1）本发明通过深冷处理工艺极大地提高了合金元素在铸造铝硅合金中的溶解度，使得添加的多种合金元素形成更多细小的强化相，因此本合金在力学性能方面较其他铸造铝硅合金具有很大的优势。
（2）本发明的深冷处理工艺以传统铝合金的T6热处理工艺为基础，实际操作过程中只需增加价格并不贵的深冷处理箱即可，但在提高铝硅合金力学性能方面具有显著作用。
（3）本发明提供的铸造铝硅合金具有优良的铸造性能、优异的综合力学性能，并且其制备工艺与传统工艺相差不大，技术改造成本不高，应用性价比极高。
具体实施方式
本发明涉及无钠精炼剂为上海虹光金属熔剂厂生产的HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂。
本发明涉及一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金，所述的高强度铸造铝硅合金特征为：化学成分按质量百分比计算，Si为9～11%、Cu为4.5～6%、Mg为0.7～0.8%、Zn为0.45～0.55%、Mn为0.4～0.5%、Cr为0.025～0.035%、Ni为0.02～0.03%、V为0.05～0.1%、Zr为0.05～0.09%、复合RE为0.25～0.35%、Sr为0.01～0.03%、其中不可避免杂质元素如O、S或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。其中，复合稀土化学成分为：La为44～46%、Ce为44～46%、Y为4～5%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.2%，总量<1.0%、余为Al。
所述的高强度铸造铝硅合金的制备工艺特征为：
步骤1 以市售A356、Al-Si、Al-Cu、Al-Mn、纯Mg、纯Zn、Al-Ni、Al-Cr、纯V、Al-Zr、复合RE和Al-Sr中间合金为原材料，按照上述高强度铸造铝硅合金化学成分的特征进行配料，并对配好的所有原材料在保温炉中进行210~250℃的预热处理；
步骤2 将洁净的石墨坩埚放入熔铝坩埚炉中进行加热升温，待温度升至500℃并保温片刻后，取出坩埚进行装料操作；
步骤3 将大部分A356合金（占总量的60～75%）置于坩埚底层，其上放入Al-Si中间合金，随后放入Al-Mn、Al-Ni、Al-Cr、纯V和Al-Zr中间合金，最后在坩埚顶层放置余下的A356合金。注：若坩埚容量有限，余下的A356合金可与Al-Cu、纯Zn中间合金一起放入；
步骤4 将完成装料操作的坩埚放入770~780℃的坩埚炉中加热保温熔化。待坩埚内原材料达到熔融状态时，将坩埚炉温度降至735~745℃并加入Al-Cu和纯Zn中间合金；
步骤5 待所有材料完全熔化且熔清后，坩埚炉降温至720~730℃，加入用铝箔包裹且占炉料总质量0.45%的无钠精炼剂，反应完成后静置5-10分钟。注：所述无钠精炼剂在使用前要在150~200℃的烘干箱中进行2小时以上的烘干处理；
步骤6 将温度降至705~715℃，加入用铝箔包裹过的纯Mg合金、复合RE和Al-Sr中间合金，并用钟罩将其压入至坩埚底部，辅以搅拌使其充分熔化，随后保温15-25分钟；
步骤7 将温度升至715~725℃，再次使用无钠精炼剂进行精炼处理，加入量仍为炉料总质量的0.45%，反应完成后静置5-10分钟；随后将铝熔液浇入预热温度为220~240℃的金属型模具中即可获得高强度铸造铝硅合金。
实施例1
高强度铸造铝硅合金化学成分（按质量百分比计算）为：Si为9%、Cu为4.5%、Mg为0.7%、Zn为0.45%、Mn为0.4%、Cr为0.025%、Ni为0.02%、V为0.05%、Zr为0.05%、复合RE为0.25%、Sr为0.01%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。制备工艺如上具体实施方式所述。随后将铸造铝硅合金采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
实施例2
高强度铸造铝硅合金化学成分（按质量百分比计算）为：Si为11%、Cu为6%、Mg为0.8%、Zn为0.55%、Mn为0.5%、Cr为0.035%、Ni为0.03%、V为0.1%、Zr为0.09%、复合RE为0.35%、Sr为0.03%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。制备工艺如上具体实施方式所述。随后将铸造铝硅合金采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
实施例3
高强度铸造铝硅合金化学成分（按质量百分比计算）为：Si为10%、Cu为5%、Mg为0.75%、Zn为0.5%、Mn为0.45%、Cr为0.03%、Ni为0.025%、V为0.08%、Zr为0.08%、复合RE为0.3%、Sr为0.02%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。制备工艺如上具体实施方式所述。随后将铸造铝硅合金采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
实施例4
高强度铸造铝硅合金化学成分（按质量百分比计算）为：Si为9%、Cu为4.5%、Mg为0.7%、Zn为0.45%、Mn为0.4%、Cr为0.025%、Ni为0.02%、V为0.05%、Zr为0.05%、复合RE为0.25%、Sr为0.01%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。制备工艺如上具体实施方式所述。然后进行深冷处理，其工艺特征为：（1）对高强度铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度470℃，保温时间5小时，淬火介质60℃的热水；（2）固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-145℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；（3）深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度170℃，保温时间5小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。最后将深冷处理强化的铸造铝硅合金采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
实施例5
高强度铸造铝硅合金化学成分（按质量百分比计算）为：Si为11%、Cu为6%、Mg为0.8%、Zn为0.55%、Mn为0.5%、Cr为0.035%、Ni为0.03%、V为0.1%、Zr为0.09%、复合RE为0.35%、Sr为0.03%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。制备工艺如上具体实施方式所述。然后进行深冷处理，其工艺特征为：（1）对高强度铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度490℃，保温时间6小时，淬火介质90℃的热水；（2）固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-165℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；（3）深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度180℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。最后将深冷处理强化的铸造铝硅合金采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
实施例6
高强度铸造铝硅合金化学成分（按质量百分比计算）为：Si为10%、Cu为5%、Mg为0.75%、Zn为0.5%、Mn为0.45%、Cr为0.03%、Ni为0.025%、V为0.08%、Zr为0.08%、复合RE为0.3%、Sr为0.02%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。制备工艺如上具体实施方式所述。然后进行深冷处理，其工艺特征为：（1）对高强度铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度480℃，保温时间6小时，淬火介质80℃的热水；（2）固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-155℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；（3）深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度175℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。最后将深冷处理强化的铸造铝硅合金采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
对比例1
材料为工业常用的市售A356铸造铝硅合金，其化学成分（质量百分比）为：Si为7%、Mg为0.3%、Ti为0.1%、Cu为0.1%、Mn为0.1%、Zn为0.1%、Fe≤0.18%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。将其采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
对比例2
材料为工业常用的市售A356铸造铝硅合金，其化学成分（质量百分比）为：Si为7%、Mg为0.3%、Ti为0.1%、Cu为0.1%、Mn为0.1%、Zn为0.1%、Fe≤0.18%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。然后进行深冷处理，其工艺特征为：（1）对A356铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度480℃，保温时间6小时，淬火介质80℃的热水；（2）固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-155℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；（3）深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度175℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的A356铸造铝硅合金。最后将其采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1。
对比例3
材料为已公开的发明专利中的铸造铝硅合金，具体化学成分（质量百分比）为：Si7.5%，Cu 3.5%，Mg 0.35%，Mn 0.25%，Zn 0.45%，Fe≤0.35%，余为Al。采用电磁感应石墨坩埚熔铝炉进行熔炼。除了Mg和Zn以外，其他原材料加入石墨坩埚内，在770℃下待所有原料熔化后降温至740℃并加入Mg和Zn。熔化后，再加入复合细化变质剂（化学成分按质量百分比计算，具体为：Ti为12%、Cr为8.5%、Ni为9.5%、Sr为8.5%、Ce为6.5%、La为6.5%、Nb为5.5%、Pr为3.5%、Er为3.5%、Eu为3.5%、Y为3%、Ba为3%、B为2.5%、Na为2%、V为1.5%、余为Al），加入量为合金液总质量的0.40%。随后采用市售的HGJ-2铝合金无钠精炼清渣除气剂进行除气处理，加入量为合金液总质量的0.5%。完成后静置10min进行浇注，浇注温度710-720℃。铸造工艺为：采用普通金属型铸造方法，不同的是施加铸型整体振动。振动装置采用机械激振（频率50Hz，振幅5-20mm）装置。将金属型铸型放在振动台上，边振动边浇铸，浇注完成后关闭振动台。冷却后将其采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1所示。
对比例4
材料为已公开的发明专利中的铸造铝硅合金，具体化学成分（质量百分比）为：Si7.5%，Cu 3.5%，Mg 0.35%，Mn 0.25%，Zn 0.45%，Fe≤0.35%，余为Al。采用电磁感应石墨坩埚熔铝炉进行熔炼。除了Mg和Zn以外，其他原材料加入石墨坩埚内，在770℃下待所有原料熔化后降温至740℃并加入Mg和Zn。熔化后，再加入复合细化变质剂（化学成分按质量百分比计算，具体为：Ti为12%、Cr为8.5%、Ni为9.5%、Sr为8.5%、Ce为6.5%、La为6.5%、Nb为5.5%、Pr为3.5%、Er为3.5%、Eu为3.5%、Y为3%、Ba为3%、B为2.5%、Na为2%、V为1.5%、余为Al），加入量为合金液总质量的0.40%。随后采用市售的HGJ-2铝合金无钠精炼清渣除气剂进行除气处理，加入量为合金液总质量的0.5%。完成后静置10min进行浇注，浇注温度710-720℃。铸造工艺为：采用普通金属型铸造方法，不同的是施加铸型整体振动。振动装置采用机械激振（频率50Hz，振幅5-20mm）装置。将金属型铸型放在振动台上，边振动边浇铸，浇注完成后关闭振动台。冷却后进行深冷处理，其工艺特征为：（1）对铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度480℃，保温时间6小时，淬火介质80℃的热水；（2）固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-155℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；（3）深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度175℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的铸造铝硅合金。最后将其采用线切割的方法进行取样，获得国家标准拉伸实验用拉伸试片，并进行拉伸实验得到该合金的力学性能如表1。
通过表1可以看出：对比例1是工业常用的市售A356铸造铝硅合金，对比例3是已公开的发明专利中的铸造铝硅合金。二者的力学性能与本发明专利的高强度铸造铝硅合金（实施例1、2和3）相比还存在一定的差距。将这两种铸造铝硅合金进行本发明专利相同的深冷处理（对比例2和4）后，其力学性能指标乃至力学性能的提高程度也都达不到本发明专利的高强度铸造铝硅合金的力学性能。其中，实施例3为本发明专利中优选化学成分制备的高强度铸造铝硅合金，实施例6为实施例3制备的合金经过本发明专利中优选深冷处理强化工艺制备的合金。由此可见，在优选条件下，本发明专利中的高强度铸造铝硅合金的力学性能达到最大。
总之，本发明专利的高强度铸造铝硅合金不但具有优良的基础力学性能，更适用于本发明专利的深冷处理工艺，使其力学性能获得极大的提升。
表1 不同工艺制备的铸造铝硅合金的力学性能
| 抗拉强度，MPa | 伸长率，% | 硬度，HB | |
| 对比例1 | 160.5 | 1.5 | 62.5 |
| 对比例2 | 245.5 | 3.6 | 92.0 |
| 对比例3 | 260.0 | 3.1 | 95.5 |
| 对比例4 | 334.5 | 6.2 | 110.0 |
| 实施例1 | 295.0 | 9.0 | 101.0 |
| 实施例2 | 300.0 | 9.2 | 104.5 |
| 实施例3 | 309.5 | 9.3 | 106.0 |
| 实施例4 | 390.5 | 9.8 | 129.5 |
| 实施例5 | 395.0 | 10.0 | 131.0 |
| 实施例6 | 405.0 | 10.2 | 137.5 |
Claims (6)
1.一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的制备工艺，所述合金包括如下化学成分：按质量百分比计算，Si为9～11%、Cu为4.5～6%、Mg为0.7～0.8%、Zn为0.45～0.55%、Mn为0.4～0.5%、Cr为0.025～0.035%、Ni为0.02～0.03%、V为0.05～0.1%、Zr为0.05～0.09%、复合稀土为0.25～0.35%、Sr为0.01～0.03%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al；其特征在于：包括如下步骤，
S1、合金熔炼浇注步骤，
S11、以A356、Al-Si、Al-Cu、Al-Mn、纯Mg、纯Zn、Al-Ni、Al-Cr、纯V、Al-Zr、复合RE和Al-Sr中间合金为原材料，按照上述高强度铸造铝硅合金化学成分的特征进行配料，并对配好的所有原材料在保温炉中进行210~250℃的预热处理；
S12、将洁净的石墨坩埚放入熔铝坩埚炉中进行加热升温，待温度升至500℃并保温片刻后，取出坩埚进行装料操作；
S13、将占总量的60～75%A356的合金置于坩埚底层，其上放入Al-Si中间合金，随后放入Al-Mn、Al-Ni、Al-Cr、纯V和Al-Zr中间合金，最后在坩埚顶层放置余下的A356合金；若坩埚容量有限，余下的A356合金可与Al-Cu、纯Zn中间合金一起放入；
S14、将完成装料操作的坩埚放入770~780℃的坩埚炉中加热保温熔化；
待坩埚内原材料达到熔融状态时，将坩埚炉温度降至735~745℃并加入Al-Cu和纯Zn中间合金；
S15、待所有材料完全熔化且熔清后，坩埚炉降温至720~730℃，加入用铝箔包裹且占炉料总质量0.45%的无钠精炼剂，反应完成后静置5-10分钟；所述无钠精炼剂在使用前要在150~200℃的烘干箱中进行2小时以上的烘干处理；
S16、将温度降至705~715℃，加入用铝箔包裹过的纯Mg合金、复合RE和Al-Sr中间合金，并用钟罩将其压入至坩埚底部，辅以搅拌使其充分熔化，随后保温15-25分钟；
S17、将温度升至715~725℃，再次使用无钠精炼剂进行精炼处理，加入量仍为炉料总质量的0.45%，反应完成后静置5-10分钟；随后将铝熔液浇入预热温度为220~240℃的金属型模具中即可获得高强度铸造铝硅合金；
S2、深冷处理强化工艺步骤，
S21、将上述工艺操作制备的高强度铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度470~490℃，保温时间5-6小时，淬火介质60~90℃的热水；
S22、固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度-145~-165℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；
S23、深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度170~180℃，保温时间5-6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。
2.根据权利要求1所述一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的制备工艺，其特征在于：所述的高强度铸造铝硅合金中复合稀土的化学成分为：La为44～46%、Ce为44～46%、Y为4～5%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.2%，总量<1.0%、余为Al。
3.根据权利要求1所述一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的制备工艺，其特征在于：所述的高强度铸造铝硅合金化学成分优选为：按质量百分比计算，Si为10%、Cu为5%、Mg为0.75%、Zn为0.5%、Mn为0.45%、Cr为0.03%、Ni为0.025%、V为0.08%、Zr为0.08%、复合RE为0.3%、Sr为0.02%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al。
4.根据权利要求1所述一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的制备工艺，其特征在于：无钠精炼剂的型号为HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂。
5.根据权利要求1所述一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的制备工艺，其特征在于：所述高强度铸造铝硅合金是在金属型重力铸造条件下制备的。
6.根据权利要求1所述一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的制备工艺，其特征在于：所述的深冷处理强化工艺优选为：（1）固溶处理工艺参数为：固溶温度480℃，保温时间6小时，淬火介质80℃的热水；（2）深冷处理工艺参数为：深冷温度-155℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；（3）时效处理工艺参数为：时效温度175℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温；最终，即可制得一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。
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