CN108048703B - 一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法 - Google Patents
一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108048703B CN108048703B CN201711420976.4A CN201711420976A CN108048703B CN 108048703 B CN108048703 B CN 108048703B CN 201711420976 A CN201711420976 A CN 201711420976A CN 108048703 B CN108048703 B CN 108048703B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- die
- alloy
- aluminum alloy
- casting
- percent
- 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 162
- 238000004512 die casting Methods 0.000 title claims abstract description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 99
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 46
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 20
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 18
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 31
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N hexachloroethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)Cl VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 4
- 208000013201 Stress fracture Diseases 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018191 Al—Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018565 CuAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/002—Castings of light metals
- B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法，其成分及质量百分比为：Si 10.6～11.4％，Cu2.1～2.4％，Fe 0.6～0.8％，Ti 0.1～0.3％，Tc 0.03～0.05％，B 0.006～0.01％，Ba 0.04～0.06％，Ge 0.02～0.03％，其余为Al和不可避免的杂质。其压铸方法包括以下步骤：配料、熔炼铝合金液、精炼除气除渣、加入晶粒细化剂、富Fe相和Si相变质剂、搅拌和压铸成形。本发明在优化Si、Cu主合金元素的基础上，通过微合金化处理细化变质富Fe相、共晶Si相和初生Si相，提高压铸铝合金的强度、塑性和耐磨性能。本发明压铸铝合金适合于压铸成形各种对强度、塑性和耐磨性要求较高的铝合金零部件。
Description
技术领域
本发明属于铝合金压铸领域，具体是涉及一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法。
背景技术
Al-Si-Cu系压铸铝合金属于过共晶铝硅合金，由于Si含量较高，因而具有优良的压铸流动性、耐磨性能和机械加工性能，同时还有较好的气密性、抗热裂性和低的热膨胀系数，因此，Al-Si-Cu系压铸铝合金广泛应用于汽车、摩托车、农机具、3C产品、电动工具、缝纫机、电梯等领域对耐磨性要求较高且形状结构复杂的铝合金零部件，如发动机缸体、缸套、活塞、刹车块、带轮、齿轮泵轴承等零部件。随着交通工具、机械装备、电子电器等向轻量化、智能化的发展，铝合金压铸件不断向薄壁化、整体化、集成化等方向发展，这要求压铸铝合金具有更高的强度和塑形。现有Al-Si-Cu系压铸铝合金虽然具有优异的压铸流动性、耐磨性能和机械加工性能等特点，但强度偏低、塑形较差的问题日益突出，极大的限制了Al-Si-Cu系压铸铝合金的应用。
现有Al-Si-Cu系压铸铝合金强度偏低、塑性较差的原因，首先是压铸铝合金的含Fe量较高，Fe在铝合金中通常是以粗大的针状Al-Fe-Si系富Fe相形式存在铝合金基体中，这种粗大的针状富Fe相本身属于硬而脆的金属间化合物相，会严重割裂铝基体，成为铝合金受力断裂的裂纹源和裂纹扩展方向。其次是Al-Si-Cu系压铸铝合金属于过共晶铝硅合金，由于Si含量较高，Si在铝合金中是以针状共晶Si和粗大块状初生Si形式共同存在，针状共晶Si和粗大块状初生Si也是硬脆相，同样会严重割裂铝基体，降低铝合金的强度、塑性和耐磨性能。因此，现有Al-Si-Cu系压铸铝合金及其压铸方法仍有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法，通过微合金化处理细化变质富Fe相、共晶Si和初生Si相，提高压铸铝合金的强度、塑性和耐磨性能，满足各种对强度、塑性和耐磨性要求较高的铝合金压铸件需要。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的高强耐磨压铸铝合金，其特点是由以下质量百分比的成分组成：Si10.6～11.4％，Cu 2.1～2.4％，Fe 0.6～0.8％，Ti 0.1～0.3％，Tc 0.03～0.05％，B0.006～0.01％，Ba 0.04～0.06％，Ge 0.02～0.03％，其余为Al和不可避免的杂质，其中，Tc与B的质量比为5:1，Ba与Ge的质量比为2:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。
本发明所述高强耐磨压铸铝合金的压铸方法，其特点是包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；
第二步：将铝锭在700～740℃加热熔化，加入占原材料总重量为10.6～11.4％的速溶硅、4.2～4.8％的Al50Cu和2～3％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，加入占原材料总重量为1～3％的Al10Ti合金、0.6～1％的Al5Tc1B合金、0.8～1.2％的Al5Ba合金和0.4～0.6％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度680～700℃、型腔温度150～180℃、压射速度2.5～3米/秒、压射比压60～80MPa和保压时间10～15秒条件下将铝合金液压铸成铝合金，冷却后得到高强耐磨压铸铝合金。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在优化Si、Cu主合金元素的基础上，通过添加Al5Tc1B合金细化变质富Fe相，复合添加Al5Ba合金和Al5Ge合金细化变质共晶Si和初生Si相，提高压铸铝合金的强度、塑性和耐磨性能。
(2)本发明通过精炼除气除渣后，再加入Al10Ti、Al5Tc1B、Al5Ba合金和Al5Ge合金，有利于充分发挥Ti、Tc、B、Ba、Ge元素对α-Al晶粒的细化作用和对富Fe相、Si相的细化变质作用，确保压铸铝合金获得高的强度、塑性和耐磨性能。
(3)本发明压铸铝合金的室温抗拉强度大于280MPa，伸长率大于4％，磨损率小于0.5×10-6g/m，满足各种对强度、塑性和耐磨性能要求较高的铝合金压铸件需要。
具体实施方式
下面对本发明所述高强耐磨压铸铝合金的成分组成意义和含量范围限定理由进行说明。
本发明所述的高强耐磨压铸铝合金，其特点是由以下质量百分比的成分组成：Si10.6～11.4％，Cu 2.1～2.4％，Fe 0.6～0.8％，Ti 0.1～0.3％，Tc 0.03～0.05％，B0.006～0.01％，Ba 0.04～0.06％，Ge 0.02～0.03％，其余为Al和不可避免的杂质，其中，Tc与B的质量比为5:1，Ba与Ge的质量比为2:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。
Si在压铸铝合金中能与Al形成Al+Si共晶液相，提高压铸铝合金的流动性，同时还能提高压铸铝合金的耐磨性和机械加工性能。Si含量越高，压铸铝合金的流动性、耐磨性和机械加工性能都越好，但压铸铝合金的塑性会逐渐下降。Si含量低于10.6％，压铸铝合金的流动性和耐磨性不足，难以满足形状结构复杂零部件的压铸工艺和耐磨性能要求。Si含量超过11.4％时，压铸铝合金的塑性会出现显著下降。因此，为了保证压铸铝合金具有足够的流动性、耐磨性和塑性，Si含量选择在10.6～11.4％。
Cu在压铸铝合金中既具有固溶强化作用，同时在压铸铝合金还能形成CuAl2强化相进一步增强铝合金的强度。Cu含量越高，压铸铝合金的强度也越高，但压铸铝合金的抗腐蚀性能会逐渐下降，并增加压铸铝合金的热裂倾向。Cu含量低于2.1％，压铸铝合金的强度达不到280MPa。而Cu含量超过2.5％时，会明显降低压铸铝合金的抗腐蚀性能，并增大压铸铝合金的热裂倾向。因此，为了确保压铸铝合金获得足够的强度和抗腐蚀性能，避免压铸件热裂，Cu含量选择在2.1～2.4％。
Fe在压铸铝合金中的作用主要是防止压铸件粘模，有利于压铸件脱模。Fe含量越高，越有利于压铸铝合金件的脱模。Fe是铝锭中不可避免的杂质元素，纯度为99.7％的铝锭通常含有0.2％的Fe。但Fe在压铸铝合金中通常以粗大的针状Al-Fe-Si系富Fe相形式存在，这种粗大针状富Fe相本身属于脆而硬的金属间化合物，会严重割裂铝基体，成为压铸铝合金受力断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，这是导致现有压铸铝合金强度偏低、塑性较差的重要原因。另外，压铸铝合金中的Fe容易与Al形成自耦合电化学腐蚀，降低压铸铝合金的耐腐蚀性能。但是当富Fe相细化变质为细小均匀的颗粒状时，则可消除富Fe相对强度和塑性的影响，并且还可以提高压铸铝合金的耐磨性。综合考虑压铸铝合金的脱模性、力学性能等因素，因此，Fe含量选择在0.6～0.8％。
Ti在压铸铝合金中主要起到细化α-Al晶粒的作用，改善压铸铝合金的组织成分均匀性，提高压铸铝合金的强度和塑性。Ti含量小于0.1％，晶粒细化效果不明显。Ti含量越高，晶粒细化效果越好。添加0.1～0.3％的Ti，可使压铸铝合金的α-Al晶粒从粗大的树枝状细化为细小均匀的等轴状，改善压铸铝合金的组织成分均匀性，提高压铸铝合金的强度和塑性。因此，Ti含量选择在0.1～0.3％。
Tc、B在压铸铝合金中主要作用是细化变质富Fe相。发明人通过大量实验探索研究后发现，复合添加0.03～0.05％的Tc元素和0.006～0.01％的B元素，且Tc与B的质量比为5:1时，在压铸铝合金的凝固过程中，通过Tc与B的交互作用能够有效抑制和改变富Fe相的生长取向，使富Fe相从粗大的针状细化变质为细小均匀的颗粒状，从而消除粗大针状富Fe相对压铸铝合金强度和塑性的影响，提高压铸铝合金的强度和塑性。另外，由于富Fe相为硬质点金属间化合物，当富Fe相呈细小颗粒状均匀分布在铝基体上时，还可进一步提高压铸铝合金的耐磨性能。
Ba、Ge在压铸铝合金中的作用主要是细化变质共晶Si和初生Si相。现有技术通常采用Na、Sr来细化变质共晶Si相，采用P元素来细化变质初生Si相。但Na、Sr细化变质容易引发铝合金液吸气，而P对初生Si相的细化变质目前还存在效果不稳定、容易氧化燃烧而损失的问题。发明人通过大量实验探索研究后发现，Ba元素对本发明压铸铝合金的共晶Si相具有很好的细化变质效果，其效果明显好于现有的Na、Sr元素，还不存在引发铝合金液吸气的问题。而Ge对初生Si具有稳定的细化变质效果，不存在氧化燃烧而损失的问题。当复合添加0.04～0.06％的Ba和0.02～0.03％的Ge，且Ba与Ge的质量比为2:1时，可对共晶Si和初生Si进行充分的细化变质，使针状共晶Si和粗大块状初生Si转变为小均匀的颗粒状Si相，消除针状共晶Si和粗大块状初生Si对压铸铝合金强度和塑性的影响，提高压铸铝合金的强度和塑性，并可以进一步提高压铸铝合金的耐磨性能。
下面对本发明所述高强耐磨压铸铝合金的压铸方法进行说明。
本发明所述高强耐磨压铸铝合金的压铸方法，其特点是包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；
第二步：将铝锭在700～740℃加热熔化，加入占原材料总重量为10.6～11.4％的速溶硅、4.2～4.8％的Al50Cu和2～3％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，加入占原材料总重量为1～3％的Al10Ti合金、0.6～1％的Al5Tc1B合金、0.8～1.2％的Al5Ba合金和0.4～0.6％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度680～700℃、型腔温度150～180℃、压射速度2.5～3米/秒、压射比压60～80MPa和保压时间10～15秒条件下将铝合金液压铸成铝合金，冷却后得到高强耐磨压铸铝合金。
Mn、Ni、Zn、Sn、Pb等元素是铝锭、速溶硅中不可避免的杂质元素，这些杂质元素在压铸铝合金中会形成硬而脆或低熔点的金属间化合物，容易成为压铸铝合金受力断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，恶化压铸铝合金的强度和塑性，因此，这些杂质元素必须进行严格控制。本发明通过选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅作为主要原材料，可控制Mn、Ni、Zn、Sn、Pb等杂质元素的单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％，确保压铸铝合金获得高强度和高塑性。
Ti、Tc、Ba、Ge在本发明压铸铝合金中都属微合金化元素，如果在精炼除气除渣前添加这些元素，在精炼除气除渣过程容易发生损耗，起不到相应的细化变质作用。而在精炼除气除渣后再加入Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金，有利于充分发挥Ti、Tc、Ba、Ge元素对α-Al晶粒、富Fe相和Si相的细化变质作用，确保压铸铝合金获得高的强度、塑性和耐磨性能。
下面结合具体的实施例和对比例对本发明的技术方案作进一步的说明，以便更好的理解本发明的技术方案。
实施例1：
压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 10.6％，Cu 2.1％，Fe 0.6％，Ti0.1％，Tc0.03％，B 0.006％，Ba 0.04％，Ge 0.02％，其余为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。压铸铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；
第二步：将铝锭在740℃加热熔化，加入占原材料总重量为10.6％的速溶硅、4.2％的Al50Cu和2％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5％的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除渣后，加入占原材料总重量为1％的Al10Ti合金、0.6％的Al5Tc1B合金、0.8％的Al5Ba合金和0.4％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度700℃、型腔温度150℃、压射速度2.5米/秒、压射比压80MPa和保压时间15秒条件下将铝合金液压铸成铝合金，冷却后得到高强耐磨压铸铝合金。
实施例2：
压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 11.1％，Cu 2.3％，Fe 0.7％，Ti0.2％，Tc0.04％，B 0.008％，Ba 0.05％，Ge 0.025％，其余为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。压铸铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；
第二步：将铝锭在720℃加热熔化，加入占原材料总重量为11.1％的速溶硅、4.6％的Al50Cu和2.5％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5％的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除渣后，加入占原材料总重量为2％的Al10Ti合金、0.8％的Al5Tc1B合金、1％的Al5Ba合金和0.5％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度690℃、型腔温度160℃、压射速度2.7米/秒、压射比压70MPa和保压时间13秒条件下将铝合金液压铸成铝合金，冷却后得到高强耐磨压铸铝合金。
实施例3：
压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 11.4％，Cu 2.4％，Fe 0.8％，Ti0.3％，Tc0.05％，B 0.01％，Ba 0.06％，Ge 0.03％，其余为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。压铸铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；
第二步：将铝锭在700℃加热熔化，加入占原材料总重量为11.4％的速溶硅、4.8％的Al50Cu和3％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5％的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除渣后，加入占原材料总重量为3％的Al10Ti合金、1％的Al5Tc1B合金、1.2％的Al5Ba合金和0.6％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度680℃、型腔温度180℃、压射速度3米/秒、压射比压60MPa和保压时间10秒条件下将铝合金液压铸成铝合金，冷却后得到高强耐磨压铸铝合金。
对比例1
压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 11.1％，Cu 2.3％，Fe 0.7％，Ti0.2％，其余为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。压铸铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金和Al10Ti合金为原材料；
第二步：将铝锭在720℃加热熔化，加入占原材料总重量为11.1％的速溶硅、4.6％的Al50Cu和2.5％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5％的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除渣后，加入占原材料总重量为2％的Al10Ti合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度690℃、型腔温度160℃、压射速度2.7米/秒、压射比压70MPa和保压时间13秒条件下将铝合金液压铸成铝合金。
对比例2
压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 11.1％，Cu 2.3％，Fe 0.7％，Ti0.2％，Ba0.05％，Ge 0.025％，其余为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。压铸铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；
第二步：将铝锭在720℃加热熔化，加入占原材料总重量为11.1％的速溶硅、4.6％的Al50Cu和2.5％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5％的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除渣后，加入占原材料总重量为2％的Al10Ti合金、1％的Al5Ba合金和0.5％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度690℃、型腔温度160℃、压射速度2.7米/秒、压射比压70MPa和保压时间13秒条件下将铝合金液压铸成铝合金。
对比例3
压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 11.1％，Cu 2.3％，Fe 0.7％，Ti0.2％，Tc0.04％，B 0.008％，其余为Al和不可避免的杂质，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％。压铸铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金和Al5Tc1B合金为原材料；
第二步：将铝锭在720℃加热熔化，加入占原材料总重量为11.1％的速溶硅、4.6％的Al50Cu和2.5％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量为0.5％的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除渣后，加入占原材料总重量为2％的Al10Ti合金和0.8％的Al5Tc1B合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度690℃、型腔温度160℃、压射速度2.7米/秒、压射比压70MPa和保压时间13秒条件下将铝合金液压铸成铝合金。
按中华人民共和国国家标准GB/T 228-1987《金属拉伸试验方法》，将实施例1-3和对比例1-3的压铸铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS200型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2毫米/分钟，结果如表1所示。在FHGH-12型摩擦磨损试验机上检测压铸铝合金的磨损率，载荷为8.9N，结果如表1所示。
表1实施例和对比例压铸铝合金的拉伸力学性能和磨损率
| 抗拉强度/MPa | 伸长率/％ | 磨损率/×10<sup>-6</sup>g/m | |
| 实施例1 | 282.8 | 5.3 | 0.49 |
| 实施例2 | 295.6 | 4.8 | 0.46 |
| 实施例3 | 301.5 | 4.2 | 0.42 |
| 对比例1 | 225.1 | 1.3 | 0.63 |
| 对比例2 | 257.5 | 2.5 | 0.52 |
| 对比例3 | 244.9 | 2.1 | 0.56 |
从表1看到，本发明实施例1-3的压铸铝合金的室温抗拉强度大于280MPa，伸长率大于4％，磨损率小于0.5×10-6g/m。对比例1的压铸铝合金，由于没有添加Tc、B、Ba、Ge元素对富Fe相和Si相进行细化变质处理，压铸铝合金的室温抗拉强度为225.1MPa，伸长率为1.3％，磨损率为0.63×10-6g/m。对比例2的压铸铝合金，由于没有添加Tc、B元素对富Fe相进行细化变质处理，压铸铝合金的室温抗拉强度为257.5MPa，伸长率为2.5％，磨损率为0.52×10-6g/m。对比例3的压铸铝合金，由于没有添加Ba、Ge元素对Si相进行细化变质处理，压铸铝合金的室温抗拉强度为244.9MPa，伸长率为2.1％，磨损率为0.56×10-6g/m。通过比较可以看到，本发明压铸铝合金通过添加Tc、B、Ba、Ge元素对富Fe相和Si相进行细化变质处理，可显著提高压铸铝合金的强度、塑性和耐磨性能。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (1)
1.一种高强耐磨压铸铝合金，其特征在于：该压铸铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 10.6～11.4％，Cu 2.1～2.4％，Fe 0.6～0.8％，Ti 0.1～0.3％，Tc 0.03～0.05％，B 0.006～0.01％，Ba 0.04～0.06％，Ge 0.02～0.03％，其余为Al和不可避免的杂质，其中，Tc与B的质量比为5:1，Ba与Ge的质量比为2:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05％，杂质总量≤0.15％；
该压铸铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：选用纯度为99.7％的铝锭、99.9％的速溶硅和Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al10Ti合金、Al5Tc1B合金、Al5Ba合金和Al5Ge合金为原材料；
第二步：将铝锭在700～740℃加热熔化，加入占原材料总重量为10.6～11.4％的速溶硅、4.2～4.8％的Al50Cu和2～3％的Al20Fe合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，加入占原材料总重量为1～3％的Al10Ti合金、0.6～1％的Al5Tc1B合金、0.8～1.2％的Al5Ba合金和0.4～0.6％的Al5Ge合金，搅拌使铝合金液的成分均匀；
第四步：在浇注温度680～700℃、型腔温度150～180℃、压射速度2.5～3米/秒、压射比压60～80MPa和保压时间10～15秒条件下将铝合金液压铸成铝合金，冷却后得到高强耐磨压铸铝合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711420976.4A CN108048703B (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711420976.4A CN108048703B (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108048703A CN108048703A (zh) | 2018-05-18 |
| CN108048703B true CN108048703B (zh) | 2020-05-05 |
Family
ID=62131059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711420976.4A Active CN108048703B (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108048703B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110541094A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-06 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种压铸铝合金及车用部件 |
| CN112921204B (zh) * | 2021-01-25 | 2021-12-24 | 佛山市辰辉金属科技有限公司 | 一种再生铝硅合金的复合细化变质剂及其制备方法 |
| CN112921179B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-08-02 | 佛山市辰辉金属科技有限公司 | 一种报废汽车零部件铝合金的循环再生方法及应用 |
| CN112921194B (zh) * | 2021-01-25 | 2021-11-30 | 佛山市辰辉金属科技有限公司 | 一种由废铝制备高性能目标成分再生铝合金的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102787261A (zh) * | 2012-08-30 | 2012-11-21 | 郴州市强旺新金属材料有限公司 | 铝硅合金 |
| CN104911413A (zh) * | 2014-03-13 | 2015-09-16 | 深圳市中兴康讯电子有限公司 | 铝硅系合金及其生产方法 |
| CN106917015A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-07-04 | 东莞市铝美铝型材有限公司 | 一种交通工具用高强韧铝合金及其制备方法 |
-
2017
- 2017-12-25 CN CN201711420976.4A patent/CN108048703B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102787261A (zh) * | 2012-08-30 | 2012-11-21 | 郴州市强旺新金属材料有限公司 | 铝硅合金 |
| CN104911413A (zh) * | 2014-03-13 | 2015-09-16 | 深圳市中兴康讯电子有限公司 | 铝硅系合金及其生产方法 |
| CN106917015A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-07-04 | 东莞市铝美铝型材有限公司 | 一种交通工具用高强韧铝合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108048703A (zh) | 2018-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108048703B (zh) | 一种高强耐磨压铸铝合金及其压铸方法 | |
| CN109881063B (zh) | 一种高强韧高模量压铸镁合金及其制备方法 | |
| WO2020113713A1 (zh) | 一种高强韧铸造铝硅合金及其制备方法和应用 | |
| CN102912196B (zh) | 一种铝硅镁系铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN111690849A (zh) | Al-Si系压铸铝合金中富铁相的细化方法及合金 | |
| CN108251714B (zh) | 一种挤压铸造高强韧铝合金及其挤压铸造方法 | |
| WO2024021367A1 (zh) | 一种铸造Al-Si合金及其制备方法 | |
| CN110079712B (zh) | 铸态高韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用 | |
| CN110000360A (zh) | 基于挤压铸造工艺的高强韧高模量铝合金材料及其制备 | |
| US20120258010A1 (en) | Copper aluminum alloy molded part having high mechanical strength and hot creep resistance | |
| CN111500903A (zh) | 一种非热处理型高强高韧铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN110541094A (zh) | 一种压铸铝合金及车用部件 | |
| WO2020224468A1 (zh) | 压铸铝合金及其制备方法和通讯产品结构件 | |
| WO2019001121A1 (zh) | 铝合金及其制备方法 | |
| CN111876637B (zh) | 一种耐热耐磨Al-Si-Cu-Ni铝合金及制备方法与应用 | |
| CN110983120A (zh) | 一种300MPa级高强塑非热处理自强化压铸铝合金及制造方法 | |
| CN107937764B (zh) | 一种液态模锻高强韧铝合金及其液态模锻方法 | |
| CN110218914B (zh) | 一种高强耐磨的铸造铝硅合金及其铸造方法 | |
| CN105112742A (zh) | 一种Al-Si-Mg-Cu-Ti-Sc铸锻合金及其制备方法 | |
| CN111101031B (zh) | 一种Al-Mg2Si-Mg-Mn-Y-B高强韧铝合金及其制备方法 | |
| US20230272509A1 (en) | Aluminum alloy and component part prepared therefrom | |
| CN107937765B (zh) | 一种高强耐蚀压铸铝合金及其压铸方法 | |
| WO2024139526A1 (zh) | 铝合金以及采用其制备的零部件与包括该零部件的车辆 | |
| CN114703409B (zh) | 一种高强度耐腐蚀铝合金及其铸造方法 | |
| KR20120129458A (ko) | 박육 제품용 고강도 다이캐스팅 알루미늄 합금 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240116 Address after: Room 502, Building 32, Fenghuangcheng Garden, Zhoushi Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province, 215300 Patentee after: Wang Yue Address before: 528244, No. 19-2 Shilongtan Industrial Zone, Beisha Bangang Village, Lishui Town, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province Patentee before: FOSHAN CHENHUI METAL PRODUCT FACTORY |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240222 Address after: No. 8 Anping Road, Dongbang Town, Changshu City, Suzhou City, Jiangsu Province, 215500 Patentee after: Sinsenfa Intelligent Technology (Suzhou) Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 502, Building 32, Fenghuangcheng Garden, Zhoushi Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province, 215300 Patentee before: Wang Yue Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |