CN109022940A

CN109022940A - 一种铝合金及其制备方法和应用

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Publication number: CN109022940A
Application number: CN201710427279.5A
Authority: CN
Inventors: 郭强; 谢勇亮; 廖梦觉
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明涉及合金领域，公开了一种铝合金及其制备方法和应用。该铝合金含有7‑12％的Si，0.3‑0.7％的Mn，0.3‑0.6％的Mg，0.04‑0.45％的稀土元素，0‑0.1％的Fe，0‑0.1％的Ti，0‑0.05％的Cu，适量的Al，所述稀土元素为La、Pr、Ce和Nd，其中，La的含量为78‑84％、Pr的含量为5‑12％、Ce的含量为5‑10％、Nd的含量为0‑1％。本发明还公开了制备铝合金的方法，包括将铝合金原料进行熔炼，冷却后得到铝合金，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金为上述铝合金。本发明还公开了上述铝合金在制备汽车零部件中的应用。本发明制得的铝合金的综合力学性能高。

Description

一种铝合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及合金领域，具体涉及一种铝合金及其制备方法和应用。

背景技术

压铸是铝合金基本的成型方法之一，可用于复杂结构件产品设计。常见用于铝合金压铸材料为ADC12，其材料流动成型性能好，成型工艺窗口大，性价比高，已广泛用于铝合金压铸产品。

ADC12材料主要成分为：硅9.6-12重量％，铜1.5-3.5重量％，镁≤0.3％，锌≤1.0％，铁≤0.9％，锰≤0.5％，镍≤0.5％，锡≤0.3％。ADC12材料为Al-Si-Cu系合金，其压铸成型性良好，适用于做薄壁件，常用在气缸盖罩盖、传感器支架、盖子、缸体类等产品上。但ADC12材料压铸后的产品本体力学性能一般，其抗拉强度为230-250MPa，屈服强度为170-190MPa，延伸率<3％，无法满足对承力要求较高的铝合金压铸件产品。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的力学性能不佳的问题，提供一种铝合金及其制备方法和应用，该铝合金具有较佳的力学性能。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种铝合金，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

其中，所述稀土元素为La、Pr、Ce和Nd，其中，以稀土元素的总量为基准，以重量百分比计，La的含量为78-84％、Pr的含量为5-12％、Ce的含量为5-10％、Nd的含量为0-1％。

本发明第二方面提供了一种铝合金，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金含有以下元素：

本发明的第三提供了一种制备铝合金的方法，该方法包括将铝合金原料进行熔炼，冷却后得到铝合金，其中，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金为根据本发明的铝合金。

本发明的第四方面提供了根据本发明的铝合金在制备汽车零部件中的应用。

通过上述技术方案，本发明制得的铝合金的综合力学性能高(特别是具有高强高韧性)，无需进行T6热处理在铸态下就可获得良好的力学性能，屈服强度>140MPa，抗拉强度>280MPa，延伸率≥7.8％。若通过T6热处理，则材料的力学性能会进一步提高，屈服强度>200MPa，抗拉强度>300MPa，延伸率≥5.9％。本发明的铝合金可满足汽车轻量化的发展需求，用于汽车底盘副车架、车门立柱、车轮轮罩等关键零部件的制造。

具体实施方式

本发明提供了一种铝合金，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

本发明的铝合金含有Si。Si的使用特别有利于有效提高材料成型流动性，增加材料硬度，提高合金的强度和耐蚀性。优选情况下，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中Si的含量为10-12％。

本发明的铝合金含有Mn。Mn的使用特别有利于阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。Mn的添加还有利于溶解杂质铁，形成(Fe、Mn)Al6，减小铁的有害影响。

本发明的铝合金含有Mg。Mg的加入特别有利于增加材料的力学性能(抗拉强度和硬度)以及提高耐腐蚀性能。以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中Mg的含量在0.3％以上，优选在0.4％以上。然而，Mg含量过高时，铝合金的韧性反而受到不良的影响，因此以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中Mg的含量在0.6％以下。

本发明的铝合金含有稀土元素。混合稀土元素的加入特别有利于净化铝合金液，细化晶粒改善合金组织，去除晶界间杂质影响和缺陷，从而提高合金室温及高温力学性能。以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中稀土元素的含量在0.04％以上。但是，从综合性能和成本考虑，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中稀土元素的含量在0.45％以下，优选在0.35-0.45％范围内。而且，本发明的发明人发现，只有配合La、Pr、Ce和Nd并控制La、Pr、Ce和Nd的含量在上述范围内才能够有效改善铝合金的力学性能。

本发明的铝合金可以含有或不含有Fe、Ti和Cu，少量Fe、Ti和Cu的加入可以进一步改善铝合金的性能。

优选地，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中Fe的含量为0.05-0.1％。

优选地，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中Ti的含量为0.05-0.1％。

优选地，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中Cu的含量为0.01-0.05％。

根据本发明的优选实施方式，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中Sr、Re、Zr、V、Zn、Li、Cr或Be等的含量各自在0.0001％以下。或者说，所述铝合金不含Sr、Re、Zr、V、Zn、Li、Cr和Be等。

本发明的铝合金通常含有不可避免的杂质，例如，Ni和/或Sn等。一般地，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金中杂质的含量在0.15％以下，各种杂质元素的含量均在0.05％以下。

在本发明的一个优选实施方式中，以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，所述铝合金含有以下元素：

其中，所述稀土元素为La、Pr、Ce和Nd，其中，以稀土元素的总量为基准，以重量百分比计，La的含量为78-84％、Pr的含量为5-12％、Ce的含量为5-10％、Nd的含量为0-1％。各元素的优选含量及配比如前所述，在此不再赘述。

根据该优选的实施方式，所述铝合金可以含有上述其它金属元素(即Fe、Ti和Cu)中的一种或两种以上，也可以不含有上述其它金属元素。

可以采用常规方法来制备所述铝合金，具体地，可以将铝合金原料进行熔炼，冷却后得到铝合金，其中，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金为本发明提供的铝合金。

选择合金原料的组成从而得到具有预期组成的合金的方法是本领域技术人员所公知的，本文不再详述。

本发明的铝合金适于采用铸造的方式成型，得到的压铸体不仅具有好的综合机械性能，而且可以不经T6热处理，能够满足汽车轻量化的发展需求。

本发明的铝合金特别有利于汽车轻量化，如可以用于汽车底盘副车架、车门立柱、车轮轮罩等关键零部件。因此，本发明还提供了所述铝合金在制备汽车零部件(如汽车底盘副车架、车门立柱、车轮轮罩等)中的应用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1-3

按照表1所示的铝合金组成(以铝合金的总量为基准，以重量百分比计，余量为Al和杂质，杂质的含量在0.15％以下，各杂质的含量均在0.05％以下)配制铝合金原料。

将铝合金原料熔炼铸锭，得到的铸锭在160T冷式压铸机上进行金属型铸造，从而得到本发明的铝合金的压铸体。其中，熔汤温度为690℃，压射速度为2m/s，模具温度为200℃。

实施例4

采用与实施例3相同的方法制备铝合金，不同的是，混合稀土元素的含量为0.3％。

对比例1

采用与实施例3相同的方法制备铝合金，不同的是，混合稀土元素被替换为等重量的Ce。

对比例2

采用与实施例3相同的方法制备铝合金，不同的是，混合稀土元素中La、Pr、Ce和Nd的重量比为1:1:1:1。

表1

实施例编号	Si/％	Mn/％	Mg/％	混合稀土元素/％	Fe/％	Ti/％	Cu/％
								实施例1	11	0.5	0.4	0.35(78％La、12％Pr、9％Ce和1％Nd)	0.05	0.05	0.05
实施例2	12	0.3	0.6	0.45(84％La、5.5％Pr、10％Ce和0.5％Nd)	0.07	0.1	0.01
								实施例3	10	0.7	0.5	0.4(83％La、11％Pr、5％Ce和1％Nd)	0.1	0.07	0.03
实施例4	10	0.7	0.5	0.3(83％La、11％Pr、5％Ce和1％Nd)	0.1	0.07	0.03
								对比例1	10	0.7	0.5	Ce，0.4	0.1	0.07	0.03
对比例2	10	0.7	0.5	La、Pr、Ce和Nd各加0.1	0.1	0.07	0.03

测试例1

分别采用以下方法对实施例和对比例中制备的铝合金进行性能测试试验，以下实施例和对比例中所有样品均按照GBT 228.1-2010，采用型号为CMT5105的电子万能试验机(购于深圳市世纪天源仪器有限公司)进行拉伸性能(屈服强度、抗拉强度以及延伸率)测试，其中，标距为50mm，加载速率为2mm/min。

同时，对实施例和对比例获得铝合金进行T6热处理，具体地：固溶530℃+3h，时效170℃+4h，处理后再进行性能测试。

结果如表2所示。

表2

通过表2的结果可以看出，本发明的铝合金具有较优的力学性能(即使不进行T6热处理)。特别的，比较实施例3与实施例4可以看出，稀土元素的含量在优选范围内时能够获得性能更佳优异的铝合金。比较实施例3和对比例1-2可以看出，按本发明的配方使用稀土元素才能有效提高铝合金的力学性能。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种铝合金，其特征在于，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

2.一种铝合金，其特征在于，以该铝合金的总量为基准，以重量百分比计，该铝合金含有以下元素：

余量为Al和不可避免的杂质，

3.根据权利要求1或2所述的铝合金，其中，所述铝合金中稀土元素的含量为0.35-0.45％。

4.根据权利要求1或2所述的铝合金，其中，所述铝合金中Si的含量为10-12％。

5.根据权利要求1或2所述的铝合金，其中，所述铝合金中Mg的含量为0.4-0.6％。

6.根据权利要求1或2所述的铝合金，其中，所述铝合金不含Sr、Re、Zr、V、Zn、Li、Cr或Be。

7.一种制备铝合金的方法，该方法包括将铝合金原料进行熔炼，冷却后得到铝合金，其中，所述铝合金原料的组成使得得到的铝合金为权利要求1-6中任意一项所述的铝合金。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括将得到的铝合金进行铸造。

9.权利要求1-6中任意一项所述的铝合金在制备汽车零部件中的应用。