CN107338374A - Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al‑Si‑Cu系铸造铝合金及制备方法 - Google Patents

Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al‑Si‑Cu系铸造铝合金及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al‑Si‑Cu系铸造铝合金及其制备方法，其特征是所述的铝合金主要由铝、硅、铜、锰、镁、锌、锆、锶和铁组成，其中，硅（Si）的质量百分比为8.28~8.41%，铜的质量百分比为2.06~2.29%，锰的质量百分比为0.472~0.483%，锆的质量百分比为0.187~0.192%，锶的质量百分比为0.0334~0.0378%，铁的质量百分比为0.142~0.147%，余量为铝和少量杂质元素。本发明铝合金铸态组织致密，铸态合金实测室温无缺口冲击韧性平均值为18.386366 J/cm2，同时其拉伸强度为238.85 MPa、延伸率为7.06％、在3.5%NaCl水溶液中37℃温度平均均匀腐蚀速率为0.324870443 mm/y，可满足大型复杂薄壁高强韧铸造铝合金结构件的制造需求。

Description

Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝 合金及制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金材料及其制备方法，尤其是一种新型高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金及其制备方法，具体地说是一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu铸造铝合金及其制备方法。
背景技术
Al-Si（-Cu）系铸造铝合金是当前在工业中应用最多的铸造铝合金材料，这类合金的编号有：国内的YL102（AlSi12）、YL112（AlSi8.5Cu3.5）、YL113（AlSi811Cu3），日本的ADC12（AlSi11Cu3）、ADC10（AlSi8.5Cu3.5）以及美国的A380（AlSi8.5Cu3.5）等，这些合金具有优良的铸造性能、较高的强度和良好的抗腐蚀性能，但是其塑性、韧性相对较低，限制了其应用。
众所周知，Al-Si（-Cu）系铸造铝合金的力学性能与其组织中的第二相（Si相）的形态、尺寸、分布紧密相关。细化Si相是降低Si相对基体Al的割裂从而提高Al-Si（-Cu）系铸造铝合金性能的有效途径。锶（Sr）元素是铝合金中的一种很有效的长效变质剂，不仅可以有效细化Al-Si（-Cu）系铸造铝合金中的Si相，而且可以有效细化合金中的FeSiAl5等化合物相。锆（Zr）元素、锰（Mn）是一种与Al亲和力强的元素，加入到铝合金中，在合金凝固过程中锆（Zr）元素、锰（Mn）与Al形成A13Zr、A16Mn等高熔点物相，对合金的后续凝固起到非均质形核作用，不仅细化合金铸态基体组织，促进细小等轴晶形成，而且提高液态合金的流动性和元素分布均匀性，此外Mn元素的加入还可降低液铝对铸造模具的粘模而导致的模具损坏。因此，Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化可以在不降低合金铸造性能、强度等性能的同时，大幅提高合金的塑性和韧性。
到目前为止，我国尚未有一种具有自主知识产权的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu铸造铝合金及其制备方法可供使用，这一定程度上制约了我国高性能铝合金及其产品制造业的发展。
发明内容
本发明的目的针对目前Al-Si（-Cu）系铸造铝合金塑性、韧性较低的问题，发明一种在Al-Si-Cu系铸造铝合金成分设计的基础上，通过调整Si、Cu元素含量，同时添加微量锆（Zr）、锶（Sr）和少量锰（Mn）元素进行复合合金化，在不降低合金铸造性能的同时，高效细化合金中的Si相和化合物相，大幅提高合金的塑性、韧性，获得一种兼具优良铸造性能和强韧性的Al-Si-Cu系铸造铝合金，同时提供其制备方法。
本发明的技术方案之一是：
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金，其特征在于：它主要由铝（Al）、硅（Si）、铜（Cu）、锰（Mn）、锆（Zr）和锶（Sr）组成，其中，硅（Si）的质量百分比为8.28~8.41 %，铜（Cu）的质量百分比为2.06~2.29%，锰（Mn）的质量百分比为0.472~0.483%，锆（Zr）的质量百分比为0.187~0.192%，锶（Sr）的质量百分比为0.0334~0.0378%，余量为铝和少量杂质元素（如质量百分比为0.142~0.147%的铁Fe），各组份的质量百分比之和为100%。
本发明的技术方案之二是：
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金的制备方法，其特征是其制备过程依次包括：
（1）首先，将纯Al和Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金和Al-Sr中间合金；
（2）其次，待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭，即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
所述的Al-Si中间合金中Si的质量百分比为10.21%，Al-Cu中间合金中Cu的质量百分比为50.12%，Al-Mn中间合金中Mn的质量百分比为 10.02%，Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为4.11%，Al-Sr中间合金中Sr的质量百分比为9.89%。
本发明的有益效果：
（1） 本发明获得了一种室温无缺口冲击韧性平均值为18.386366 J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），强度为238.85 MPa、延伸率为7.06 ％，硬度为78.575 HV、电导率为 32.7258391％ IACS；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.324870443mm/y的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
（2） 本发明在Al-Si-Cu系铸造铝合金成分设计的基础上，通过调整Si、Cu元素含量，同时添加微量锆（Zr）、锶（Sr）和少量锰（Mn）元素进行复合合金化，在不降低合金铸造性能保证合金组织致密的同时，高效细化了合金中的Si相和化合物相，大幅提高了合金的韧性、强度和塑性，如本发明Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu铸造铝合金（以实施例一为例），其冲击韧性、强度、延伸率比未Zr、Sr复合微合金化和Mn、Zn合金化的Al-Si-Cu铸造铝合金（以对比例一为例）的冲击韧性、强度、延伸率分别提高了75.9 %、17.8%、21.2%。
（3） 本发明Al-Si-Cu系铸造铝合金中Si相尺寸在1~2μm，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2。
（4） 本发明获得了冲击和拉伸断口都呈韧窝特征的典型韧性断裂的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金
（5） 本发明公开了一种高强韧Al-Si-Cu铸造铝合金的成分及制备方法，一定程度上打破了国外对高性能铸造铝合金的技术封锁，可满足我国大型复杂薄壁高强韧铸造铝合金产品制造的需求。
（6） 本发明通过大量的试验获得了理想的制备方法，尤其是通过采用按次序加入各中间合金及纯金属的方法来控制各组份含量，按本发明的工艺能容易地得到符合要求的铝合金材料。
附图说明
图1是本实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织光学显微镜照片。
图2是本实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织扫描电子显微镜照片。
图3是本实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金的室温无缺口冲击韧性测试试样断口扫描电子显微镜照片。
图4是本实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金的耐腐蚀性能测试试样金相表面扫描电子显微镜照片。
图5是本对比例一的既未经Zr、Sr复合微合金化也未经Mn合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织光学显微镜照片。
图6是本对比例一的既未经Zr、Sr复合微合金化也未经Mn合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织扫描电子显微镜照片。
图7是本对比例一的既未经Zr、Sr复合微合金化也未经Mn合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的室温无缺口冲击韧性测试试样断口扫描电子显微镜照片。
图8是本对比例一的既未经Zr、Sr复合微合金化也未经Mn合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的耐腐蚀性能测试试样金相表面扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例一至三的所有组份均采用质量百分比表示，本领域技术人员可通过常规算法，计算出每种中间合金及纯铝的添加量，下同，凡组份相加不足100%的部分均为杂质)。
实施例一。
如图1、2、3、4所示。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、Al-Mn(89.73% Al,10.02%Mn, 0.19%Fe, 0.06%Si )中间合金、Al-Zr(95.69%Al, 4.11%Zr, 0.20% Fe, 0.10%Si )中间合金和Al-Sr(89.86%Al,9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量其成分为：8.34 %Si, 2.18 %Cu, 0.478 %Mn , 0.19 ％Zr, 0.0352 %Sr,0.145 %Fe, 余量为铝和杂质元素。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密（图1），Si相细小，尺寸在1~2μm，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2（图1、图2）；室温无缺口冲击韧性平均值为18.386366 J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂（图3）；拉伸强度为238.85 MPa、延伸率为7.06 ％，拉伸试样断口亦呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为78.575 HV、电导率为32.7258391％ IACS、在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.324870443 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小（图4）。
实施例二。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、Al-Mn(89.73%Al, 10.02%Mn, 0.19%Fe, 0.06%Si )中间合金、Al-Zr (95.69%Al, 4.11%Zr,0.20%Fe, 0.10%Si )中间合金和Al-Sr(89.86%Al, 9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量其成分为：8.41 %Si, 2.18 %Cu, 0.477 %Mn , 0.187 ％Zr, 0.0334 %Sr,0.146%Fe, 余量为铝和杂质元素。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1~2μm，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为17.96524 J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为237.25 MPa、延伸率为6.92％，拉伸试样断口亦呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为75.8 HV、电导率为 32.351％IACS、在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.327940523 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例三。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、Al-Mn(89.73% Al,10.02%Mn, 0.19%Fe, 0.06%Si )中间合金、Al-Zr (95.69%Al, 4.11%Zr,0.20% Fe, 0.10%Si )中间合金和Al-Sr(89.86%Al,9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量其成分为：8.29 %Si, 2.06 %Cu, 0.472%Mn , 0.192％Zr, 0.0346 %Sr,0.142 %Fe, 余量为铝和杂质元素。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1~2μm，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为18.28536J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为237.95 MPa、延伸率为6.98％，拉伸试样断口亦呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为76.9 HV、电导率为32.697％IACS、在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.326294213 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例四。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法（以100克成品计，不考虑损耗）：
先将A00等级纯Al 5.2克（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和81.10克Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si, 0.17% Fe)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入4.11克Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、4.71克Al-Mn(89.73% Al,10.02%Mn, 0.19%Fe, 0.06%Si )中间合金、4.55克Al-Zr(95.69%Al, 4.11%Zr, 0.20% Fe, 0.10%Si )中间合金和0.338克Al-Sr(89.86%Al, 9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量其成分为：8.28 %Si, 2.06 %Cu, 0.472 %Mn , 0.187 ％Zr, 0.0334 %Sr,0.142 %Fe, 余量为铝和杂质元素。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1~2μm，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为18.17432J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为237.63MPa、延伸率为6.96 ％，拉伸试样断口亦呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为77.1HV、电导率为32.592％ IACS、在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.325285215 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例五。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法（以100克成品计，不考虑损耗）：
先将A00等级纯Al 3.19克（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和82.37克Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si, 0.17% Fe)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入4.57克Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、4.82克Al-Mn(89.73% Al,10.02%Mn, 0.19%Fe, 0.06%Si )中间合金、4.67克Al-Zr(95.69%Al, 4.11%Zr, 0.20% Fe, 0.10%Si )中间合金和0.382克Al-Sr(89.86%Al,9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量其成分为：8.41 %Si, 2.29 %Cu, 0.483 %Mn , 0.192 ％Zr, 0.0378 %Sr,0.147 %Fe, 余量为铝和杂质元素。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1~2μm，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为18.21428J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为238.42 MPa、延伸率为6.95％，拉伸试样断口亦呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为78.3HV、电导率为32.485％ IACS、在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.326987625 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例六。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法（以100克成品计，不考虑损耗）：
先将A00等级纯Al 4.6克（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和81.29克Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si, 0.17% Fe)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入4.39克Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、4.77克Al-Mn(89.73% Al,10.02%Mn, 0.19%Fe, 0.06%Si )中间合金、4.60克Al-Zr(95.69%Al, 4.11%Zr, 0.20% Fe, 0.10%Si )中间合金和0.35克Al-Sr(89.86%Al,9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量其成分为：8.29 %Si, 2.20 %Cu, 0.478 %Mn , 0.189 ％Zr, 0.0346 %Sr,0.145 %Fe, 余量为铝和杂质元素。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1~2μm，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为18.27738J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为238.35 MPa、延伸率为7.03％，拉伸试样断口亦呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为77.8 HV、电导率为32.682％IACS、在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.327687523 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
对比例一。
如图5、6、7、8所示。
一种既未经Zr、Sr复合微合金化也未经Mn合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe，本发明所有组份均采用质量百分比表示，下同，凡组份相加不足100%的部分均为杂质)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe,0.11%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种既未经Zr、Sr复合微合金化也未经Mn合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本对比例的既未经Zr和Sr复合微合金化也未经Mn合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：8.5 %Si, 2.14 %Cu, 0.144%Fe, 余量为铝和杂质元素。
本对比例的既未经Zr、Sr复合微合金化也未经Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密（图5），Si相较大，尺寸在微米级，形状呈长条状，并且长径比大于2（图5、图6）；室温无缺口冲击韧性平均值为10.45422933 （按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样的断口呈准解理特征的典型脆性断裂（图7）；拉伸强度为202.68 MPa、延伸率为5.8235％，拉伸断口也呈准解理特征的典型脆性断裂；硬度为75.075HV，电导率为33.92241％ICAS；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.296661583 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸粗大（图8）。
以上仅列出了几个常见配比的铝合金的配比及制造方法，本领域的技术人员可以根据上述实例适当地调整各组份的配比并严格按上述步骤进行制造即可获得理想的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu铸造铝合金及其制备方法。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金及其制备方法，其特征在于：它主要由铝（Al）、硅（Si）、铜（Cu）、锰（Mn）、锆（Zr）和锶（Sr）组成，其中，硅（Si）的质量百分比为8.28~8.41 %，铜（Cu）的质量百分比为2.06~2.29%，锰（Mn）的质量百分比为0.472~0.483%，锆（Zr）的质量百分比为0.187~0.192%，锶（Sr）的质量百分比为0.0334~0.0378%，余量为铝和少量杂质元素，各组份的质量百分比之和为100%。
2.一种权利要求1所述的Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al-Si-Cu系铸造铝合金的制备方法，其特征是其制备过程依次包括：
（1）首先，将纯Al和Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金和Al-Sr中间合金；
（2）其次，待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5~10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述的Al-Si中间合金中Si的质量百分比为10.21%，Al-Cu中间合金中Cu的质量百分比为50.12%，Al-Mn中间合金中Mn的质量百分比为 10.02%，Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为4.11%，Al-Sr中间合金中Sr的质量百分比为9.89%。
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