CN109338177A - 一种AlSi10Mg系变质铝合金材料及其变质生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种AlSi10Mg系变质铝合金材料及其变质生产工艺，所述变质铝合金材料由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5~10.5wt%，Fe:0.77~0.88wt%，Cu≤0.075wt%，Mn:0.31~0.53wt%，Mg:0.3~0.48wt%，Cr≤0.048wt%，Ni≤0.10wt%，Zn≤0.13wt%，Ti≤0.10wt%，Pb≤0.14wt%，Sn≤0.05wt%，Sr:0.04~0.06wt%，Ca≤0.05wt%，余量为Al。所述变质铝合金材料从金相组织、密度、强度等多维度提升了材料自身性能，提高了客户产品质量，优化了安全性能；降低了不良率，节约了成本，同时也提高了生产效率和利润率。

Description

一种AlSi10Mg系变质铝合金材料及其变质生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金材料生产与深加工技术领域，具体地，涉及一种AlSi10Mg系变质铝合金材料及其变质生产工艺。
背景技术
随着铝合金技术的不断发展，铝合金材料应用的领域日趋广泛，不同技术领域对特种铝合金材料的需求种类越来越多。
铸造铝合金是以熔融金属充填铸型，获得各种形状零件毛坯的铝合金。具有低密度，比强度较高，抗蚀性和铸造工艺性好，受零件结构设计限制小等优点。分为Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强度合金；Al-Cu为基的高强度合金；Al-Mg为基的耐蚀合金；Al-Re为基的热强合金。大多数需要进行热处理以达到强化合金、消除铸件内应力、稳定组织和零件尺寸等目的。用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等。还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞，仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。
铸造铝合金AlSi10Mg系列的铝合金锭就是其中一例，广泛应用于汽车部件、精密机电设备等要求气密性非常高的技术领域，需求量日益增大，品质要求也越趋严格。常规标准牌号的AlSi10Mg系列，因为材质本身的组织较为粗大，不能满足现阶段更为严格、苛刻的市场需要。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种AlSi10Mg系变质铝合金材料及其变质生产工艺，所述变质铝合金材料从金相组织、密度、强度等多维度提升了材料自身性能，提高了客户产品质量，优化了安全性能；降低了不良率，节约了成本，同时也提高了生产效率和利润率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种AlSi10Mg系变质铝合金材料，所述变质铝合金材料由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5～10.5wt％，Fe:0.77～0.88wt％，Cu≤0.075wt％，Mn:0.31～0.53wt％，Mg:0.3～0.48wt％，Cr≤0.048wt％，Ni≤0.10wt％，Zn≤0.13wt％，Ti≤0.10wt％，Pb≤0.14wt％，Sn≤0.05wt％，Sr:0.04～0.06wt％，Ca≤0.05wt％，余量为Al。
同时，本发明还提供一种AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，所述变质生产工艺包括如下步骤：
1)熔解
取熔解炉，投入AlSi10MgFe铝锭，升温至熔解，得铝液，铝液温度680～720℃；
2)捞渣
待所述AlSi10MgFe铝锭全部熔解后，捞取铝液表面浮渣，温度680～720℃；
3)变质
在铝液内投入含锶变质合金，至熔解，得变质含锶铝液，温度控制在700～720℃；
4)静置
取样确认变质含锶铝液内锶含量为0.04～0.06wt％，静置5～10分钟，静置温度690～720℃；
5)出汤
静置后，变质工艺完成，舀取所述含锶铝液，铝液温度≤710℃，得所述变质铝合金材料。
进一步地，所述AlSi10MgFe铝锭成分由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5～10.5wt％，Fe:0.77～0.88wt％，Cu≤0.075wt％，Mn:0.31～0.53wt％，Mg:0.3～0.48wt％，Cr≤0.048wt％，Ni≤0.10wt％，Zn≤0.13wt％，Ti≤0.10wt％，Pb≤0.14wt％，Sn≤0.05wt％，Sr:0.04～0.06wt％，Ca≤0.05wt％，余量为Al；成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地，步骤3)变质过程中铝液成分由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5～10.5wt％，Fe:0.77～0.88wt％，Cu≤0.075wt％，Mn:0.31～0.53wt％，Mg:0.3～0.48wt％，Cr≤0.048wt％，Ni≤0.10wt％，Zn≤0.13wt％，Ti≤0.10wt％，Pb≤0.14wt％，Sn≤0.05wt％，Sr:0.06～0.07wt％，Ca≤0.05wt％，余量为Al；成分测试通过光谱测试仪完成；成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地，所述含锶变质合金为AlSr10合金。
进一步地，所述熔解炉为中频实验炉。
进一步地，步骤1)中投入AlSi10MgFe铝锭前观察断面金相组织，步骤5)取变质铝锭观察断面金相组织，观察工具为金相显微镜。
本发明的有益效果在于：
所述变质铝合金材料结合元素调试、材料检验、产品验证综合研发，着力改善材料的物理特性、化学性能、力学性能及工艺性能等自身品性，进而改善客户产品的不良率，提高产品合格率，达成直接优化产品的安全性能，节约成本，同时也提高了客户的生产效率和利润率。
1.本发明研发的变质铝合金材料的配方，理论联系实际，经过反复研究试验，从新配置新材料变质配方元素配比，优化改善材料的物理特性、化学性能和力学性能；
2.本发明研发的新材料配方，增加微量元素锶对合金进行变质处理，锶元素具有变质有效时间长、效果明显和再现性好的优点，合理控制元素占比(控制变质铝合金材料中Sr的重量百分比为0.04～0.06wt％)，从而大大改善了合金的塑性加工性、力学性能及产品的表面特性，最终提升了产品质量；
3.本发明研发的新材料配方，制定了精细化的变质工艺流程，对工艺过程的熔化温度、液态保温有效控制，促使材料变质有效时间更长、效果更加明显；
4.本发明研发的新材料，用于客户产品的生产验证中，提高了产品合格率，从而降低了不良品产生，节约了生产成本，也优化产品的安全性能。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的一种AlSi10Mg系变质铝合金材料的AlSi10MgFe铝锭变质前的初晶硅金相组织示意图；
图2为本发明实施例1所提供的的AlSi10MgFe铝锭变质后所得的AlSi10Mg系变质铝合金材料的初晶硅金相组织示意图；
图3为本发明实施例1所提供的一种AlSi10Mg系变质铝合金材料的AlSi10MgFe铝锭变质前的共晶硅金相组织示意图；
图4为本发明实施例1所提供的的AlSi10MgFe铝锭变质后所得的AlSi10Mg系变质铝合金材料的共晶硅金相组织示意图。
具体实施方式
本发明所述的一种AlSi10Mg系变质铝合金材料，所述变质铝合金材料由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5～10.5wt％，Fe:0.77～0.88wt％，Cu≤0.075wt％，Mn:0.31～0.53wt％，Mg:0.3～0.48wt％，Cr≤0.048wt％，Ni≤0.10wt％，Zn≤0.13wt％，Ti≤0.10wt％，Pb≤0.14wt％，Sn≤0.05wt％，Sr:0.04～0.06wt％，Ca≤0.05wt％，余量为Al。
同时，本发明还提供一种AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，所述变质生产工艺包括如下步骤：
1)熔解
取熔解炉，投入AlSi10MgFe铝锭，升温至熔解，得铝液，铝液温度680～720℃；
2)捞渣
待所述AlSi10MgFe铝锭全部熔解后，捞取铝液表面浮渣，温度680～720℃；
3)变质
在铝液内投入含锶变质合金，至熔解，得变质含锶铝液，温度控制在700～720℃；
4)静置
取样确认变质含锶铝液内锶含量为0.04～0.06wt％，静置5～10分钟，静置温度690～720℃；
5)出汤
静置后，变质工艺完成，舀取所述含锶铝液，铝液温度≤710℃，得所述变质铝合金材料。
进一步地，所述AlSi10MgFe铝锭成分由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5～10.5wt％，Fe:0.77～0.88wt％，Cu≤0.075wt％，Mn:0.31～0.53wt％，Mg:0.3～0.48wt％，Cr≤0.048wt％，Ni≤0.10wt％，Zn≤0.13wt％，Ti≤0.10wt％，Pb≤0.14wt％，Sn≤0.05wt％，Sr:0.04～0.06wt％，Ca≤0.05wt％，余量为Al；成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地，步骤3)变质过程中铝液成分由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5～10.5wt％，Fe:0.77～0.88wt％，Cu≤0.075wt％，Mn:0.31～0.53wt％，Mg:0.3～0.48wt％，Cr≤0.048wt％，Ni≤0.10wt％，Zn≤0.13wt％，Ti≤0.10wt％，Pb≤0.14wt％，Sn≤0.05wt％，Sr:0.06～0.07wt％，Ca≤0.05wt％，余量为Al；成分测试通过光谱测试仪完成；成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地，所述含锶变质合金为AlSr10合金。
进一步地，所述熔解炉为中频实验炉。
进一步地，步骤1)中投入AlSi10MgFe铝锭前观察断面金相组织，步骤5)取变质铝锭观察断面金相组织，观察工具为金相显微镜。
实施例1
本发明所提供的一种AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺中，AlSi10MgFe铝锭成分、变质过程中铝液成分以及变质完成后所得变质铝合金材料成分如表1所示。
表1(单位：wt％)
其中，由图1可见，AlSi10MgFe铝锭变质前的金相组织部分有初晶硅存在，存在针状组织颗粒，部分组织较大，变质前硅颗粒以长条状、针状等大颗粒形式存在，部分组织颗粒相对粗大。由图2可见，变质后所得AlSi10Mg系变质铝合金材料的金相组织无初晶硅存在，组织分布均匀细小，变质后组织颗粒分布均匀，颗粒细小(块状、条状、针状均以细小点状组织形态存在)。
由图3可见，AlSi10MgFe铝锭变质前的金相组织有较长的共晶硅存在，部分组织颗粒较大。由图4可见，变质后所得AlSi10Mg系变质铝合金材料的金相组织在变质后，长条、针状的共晶硅，尺寸变小，颗粒细化。
1.所述AlSi10Mg系变质铝合金材料元素配比精细，提升了材料的使用性能和工艺性能；
2.AlSi10Mg系变质铝合金材料变质细化效果良好，且变质有效时间长；
3.AlSi10Mg系变质铝合金材料制定了精细化的工艺流程，操作简单高效；
4.AlSi10Mg系变质铝合金材料使用中间合金(含锶变质合金)替代化学药剂，熔解充分、均匀，变质过程环保清洁；
5.AlSi10Mg系变质铝合金材料用于客户试料，大大提升了产品的合格率，降低制造成本，从而提升了生产效率。
实施例2
本发明所提供的一种AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺中，AlSi10MgFe铝锭成分、变质过程中铝液成分以及变质完成后所得变质铝合金材料成分如表2所示。
表2(单位：wt％)
实施例3
本发明所提供的一种AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺中，AlSi10MgFe铝锭成分、变质过程中铝液成分以及变质完成后所得变质铝合金材料成分如表3所示。
表3(单位：wt％)
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (7)

1.一种AlSi10Mg系变质铝合金材料，其特征在于，所述变质铝合金材料由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5~10.5wt%，Fe:0.77~0.88wt%，Cu≤0.075wt%，Mn:0.31~0.53wt%，Mg:0.3~0.48wt%，Cr≤0.048wt%，Ni≤0.10wt%，Zn≤0.13wt%，Ti≤0.10wt%，Pb≤0.14wt%，Sn≤0.05wt%，Sr:0.04~0.06wt%，Ca≤0.05wt%，余量为Al。
2.一种如权利要求1所述的AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，其特征在于，所述变质生产工艺包括如下步骤：
1)熔解
取熔解炉，投入AlSi10MgFe铝锭，升温至熔解，得铝液，铝液温度680~720℃；
2)捞渣
待所述AlSi10MgFe铝锭全部熔解后，捞取铝液表面浮渣，温度680~720℃；
3)变质
在铝液内投入含锶变质合金，至熔解，得变质含锶铝液，温度控制在700~720℃；
4)静置
取样确认变质含锶铝液内锶含量为0.04~0.06wt%，静置5~10分钟，静置温度690~720℃；
5)出汤
静置后，变质工艺完成，舀取所述含锶铝液，铝液温度≤710℃，得所述变质铝合金材料。
3.根据权利要求2所述的AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，其特征在于，所述AlSi10MgFe铝锭成分由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5~10.5wt%，Fe:0.77~0.88wt%，Cu≤0.075wt%，Mn:0.31~0.53wt%，Mg:0.3~0.48wt%，Cr≤0.048wt%，Ni≤0.10wt%，Zn≤0.13wt%，Ti≤0.10wt%，Pb≤0.14wt%，Sn≤0.05wt%，Sr:0.04~0.06wt%，Ca≤0.05wt%，余量为Al；成分测试通过光谱测试仪完成。
4.根据权利要求2所述的AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，其特征在于，步骤3)变质过程中铝液成分由如下重量百分比的成分组成：Si:9.5~10.5wt%，Fe:0.77~0.88wt%，Cu≤0.075wt%，Mn:0.31~0.53wt%，Mg:0.3~0.48wt%，Cr≤0.048wt%，Ni≤0.10wt%，Zn≤0.13wt%，Ti≤0.10wt%，Pb≤0.14wt%，Sn≤0.05wt%，Sr:0.06~0.07wt%，Ca≤0.05wt%，余量为Al；成分测试通过光谱测试仪完成；成分测试通过光谱测试仪完成。
5.根据权利要求2所述的AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，其特征在于，所述含锶变质合金为AlSr10合金。
6.根据权利要求2所述的AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，其特征在于，所述熔解炉为中频实验炉。
7.根据权利要求2所述的AlSi10Mg系变质铝合金材料的变质生产工艺，其特征在于，步骤1)中投入AlSi10MgFe铝锭前观察断面金相组织，步骤5)取变质铝锭观察断面金相组织，观察工具为金相显微镜。
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