CN110121566A - 铝铸造合金 - Google Patents

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CN110121566A CN201780080225.4A CN201780080225A CN110121566A CN 110121566 A CN110121566 A CN 110121566A CN 201780080225 A CN201780080225 A CN 201780080225A CN 110121566 A CN110121566 A CN 110121566A
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Abstract

本发明涉及一种铝铸造合金。

Description

铝铸造合金
技术领域
本发明涉及一种铝铸造合金。
背景技术
DE 10 2008 055 928 A1、DE 10 2012 108 590 A、DE 10 2013 108 127 A1、DE10 2014 101 317 A1、DE 10 2015 111 020 A1揭示过不同的铝铸造合金。
发明内容
有鉴于上述现有技术，本发明的目的是提供一种改进型铝铸造合金，特别是高强度压铸合金，其具有有所改进的铸造性能。
本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的一种铝铸造合金。本发明的进一步方案和优选技术方案参阅从属权利要求。
本发明的铝铸造合金含有以下合金组分中的至少五个：
Si：2.5至7.5wt％
Mg：0.3至0.8wt％
Cr：0.10至0.35wt％
Fe：0.05至0.25wt％
Mn：0.1至0.8wt％
Cu：0.05至0.3wt％
Sr：0.010至0.060wt％
Zr<0.006wt％
Zn：0.05至0.3wt％
添加量(总计)：<0.2wt％
通过Al补充至100wt％。
通过根据本发明选择处于上述数量级的合金组分，能够显著改善铸造性能和机械特性，这种改善在铸造状态下就已具备，但特别是出现在二阶段热处理(即固溶退火和随后的老化)后的铸造件上，其中在这两个热处理阶段之间优选在水中对铸造件进行淬火。这样就对底盘应用而言，优选对轮导引构件而言，特别优选对减震器支柱、轮架和枢转轴承而言，以及对控制杆或者横梁特别是整体支撑架而言，整体上提高了机械特性值。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，针对某个应用领域，含有含量至少为或高于2.5wt％，优选至少为或高于2.6wt％，特别优选至少为或高于2.7wt％，尤其优选至少为或高于2.8wt％，进一步优选至少为或高于2.9wt％的Si。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，针对某个应用领域，含有含量最大为或低于3.5wt％，优选最大为或低于3.4wt％，特别优选最大为或低于3.3wt％，尤其优选最大为或低于3.2wt％，进一步优选最大为或低于3.1wt％的Si。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，针对某个应用领域，含有含量至少为或高于4.5wt％，优选至少为或高于4.6wt％，特别优选至少为或高于4.7wt％，尤其优选至少为或高于4.8wt％，进一步优选至少为或高于4.9wt％的Si。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，针对某个应用领域，含有含量最大为或低于5.5wt％，优选最大为或低于5.4wt％，特别优选最大为或低于5.3wt％，尤其优选最大为或低于5.2wt％，进一步优选最大为或低于5.1wt％的Si。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，针对另一应用领域，含有含量至少为或高于6.5wt％，优选至少为或高于6.6wt％，特别优选至少为或高于6.7wt％，尤其优选至少为或高于6.8wt％，进一步优选至少为或高于6.9wt％的Si。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，针对另一应用领域，含有含量最大为或低于7.5wt％，优选最大为或低于7.4wt％，特别优选最大为或低于7.3wt％，尤其优选最大为或低于7.2wt％，进一步优选最大为或低于7.1wt％的Si。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.3wt％，优选至少为或高于0.35wt％，特别优选至少为或高于0.4wt％，尤其优选至少为或高于0.45wt％，进一步优选至少为或高于0.5wt％的Mg。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.8wt％，优选最大为或低于0.75wt％，特别优选最大为或低于0.7wt％，尤其优选最大为或低于0.65wt％，进一步优选最大为或低于0.60wt％，进一步优选最大为或低于0.55wt％，进一步优选最大为或低于0.50wt％的Mg。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.1wt％，优选至少为或高于0.2wt％，特别优选至少为或高于0.3wt％，尤其优选至少为或高于0.4wt％的Mn。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.8wt％，优选最大为或低于0.75wt％，特别优选最大为或低于0.7wt％，尤其优选最大为或低于0.65wt％，进一步优选最大为或低于0.60wt％，进一步优选最大为或低于0.55wt％，进一步优选最大为或低于0.50wt％，进一步优选最大为或低于0.45wt％，进一步优选最大为或低于0.40wt％的Mn。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.25wt％，优选至少为或高于0.26wt％，特别优选至少为或高于0.27wt％，尤其优选至少为或高于0.28wt％，进一步优选至少为或高于0.29wt％，进一步优选至少为或高于0.30wt％的Cr。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.35wt％，优选最大为或低于0.34wt％，特别优选最大为或低于0.33wt％，尤其优选最大为或低于0.32wt％，进一步优选最大为或低于0.31wt％，进一步优选最大为或低于0.30wt％的Cr。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.10wt％，优选至少为或高于0.11wt％，特别优选至少为或高于0.12wt％，尤其优选至少为或高于0.13wt％，进一步优选至少为或高于0.14wt％，进一步优选至少为或高于0.15wt％的Cr。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.20wt％，优选最大为或低于0.19wt％，特别优选最大为或低于0.18wt％，尤其优选最大为或低于0.17wt％，进一步优选最大为或低于0.16wt％，进一步优选最大为或低于0.15wt％的Cr。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.05wt％，优选至少为或高于0.07wt％，特别优选至少为或高于0.09wt％，尤其优选至少为或高于0.11wt％，进一步优选至少为或高于0.13wt％，进一步优选至少为或高于0.15wt％的Fe。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.25wt％，优选最大为或低于0.23wt％，特别优选最大为或低于0.21wt％，尤其优选最大为或低于0.19wt％，进一步优选最大为或低于0.17wt％，进一步优选最大为或低于0.15wt％的Fe。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.05wt％，优选至少为或高于0.10wt％，特别优选至少为或高于0.15wt％，尤其优选至少为或高于0.20wt％的Cu。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.30wt％，优选最大为或低于0.25wt％，特别优选最大为或低于0.20wt％，尤其优选最大为或低于0.15wt％的Cu。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.010wt％，优选至少为或高于0.015wt％，特别优选至少为或高于0.020wt％，尤其优选至少为或高于0.025wt％，进一步优选至少为或高于0.030wt％的Sr。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.060wt％，优选最大为或低于0.050wt％，特别优选最大为或低于0.045wt％，尤其优选最大为或低于0.040wt％，进一步优选最大为或低于0.035wt％的Sr。
本发明的铝铸造合金可能含有添加量，例如制造相关的杂质，如Pb、Ni等诸如此类。这类添加量也可以指期望的添加量，其提高铝铸造合金或由其制造而成的构件的强度，而不对铝铸造合金的铸造性能产生负面影响。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有总含量最大为或低于0.2wt％，优选最大为或低于0.18wt％，特别优选最大为或低于0.16wt％，尤其优选最大为或低于0.14wt％，进一步优选最大为或低于0.12wt％，进一步优选最大为或低于0.10wt％，进一步优选最大为或低于0.08wt％，进一步优选最大为或低于0.06wt％，进一步优选最大为或低于0.04wt％的添加量。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有总含量至少为或高于0.01wt％，优选至少为或高于0.03wt％，特别优选至少为或高于0.05wt％，尤其优选至少为或高于0.07wt％，进一步优选至少为或高于0.09wt％，进一步优选至少为或高于0.11wt％，进一步优选至少为或高于0.13wt％，进一步优选至少为或高于0.15wt％的其他添加量。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.006wt％，优选最大为或低于0.005wt％，特别优选最大为或低于0.004wt％，尤其优选最大为或低于0.003wt％的Zr。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.001wt％，优选含量至少为或高于0.002wt％的Zr。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量至少为或高于0.05wt％，优选至少为或高于0.10wt％，特别优选至少为或高于0.15wt％，尤其优选至少为或高于0.20wt％的Zn。
为了优化铸造性能和/或机械特性值，优选地，含有含量最大为或低于0.3wt％，优选最大为或低于0.25wt％，特别优选最大为或低于0.20wt％，尤其优选最大为或低于0.15wt％的Zn。
优选地，所述铝铸造合金为压铸合金。
优选地，所述铝铸造合金为真空压铸合金。
相应地，本发明还涉及一种用本发明的铝铸造合金来制造铸造件的方法，所述方法中使用的是压铸方法，优选真空压铸方法，参阅DE 10 2010 046 041 A1中的相关描述。
优选地，对用本发明的铝铸造合金铸造的构件进行二阶段热处理，即固溶退火和随后的人工老化。优选地，在这两个热处理阶段之间，在水中对所述压铸件进行淬火。
优选地，在铸造过程完毕后，在480℃与520℃之间在1小时30分钟至4小时内，优选在480℃与500℃之间在2小时30分钟至3小时30分钟内，特别是在2小时45分钟至3小时15分钟内，特别优选在485℃与495℃之间在2小时45分钟至3小时15分钟内，对所述压铸件进行固溶退火。
优选地，在铸造过程完毕后，在175℃与210℃之间在2小时30分钟至5小时30分钟内，特别是在3小时至5小时内，优选在175℃与190℃之间在3小时至5小时内，特别是在3小时30分钟至4小时30分钟内，特别优选在175℃与低于185℃之间在3小时30分钟至4小时30分钟内，特别是在3小时45分钟至4小时15分钟内，对所述压铸件进行退火。
本发明还涉及本发明的铝铸造合金或者用本发明的铝铸造合金制成的特别是经热处理的铸造件的应用，应用于汽车的底盘部件，特别是应用于汽车的横梁或整体支撑架或者应用于轮导引构件，特别优选用于汽车的减震器支柱、轮架或枢转轴承。
本发明的铝铸造合金具备极佳铸造性能，如此便能制成无缩孔的铸件。
本发明的用如权利要求中的任一项所述的铝铸造合金以及/或者按照权利要求中的任一项所述的方法制造的铸造件的特征在于，在热处理后具备>250Mpa、优选260至280MPa的延伸极限RP0.2，以及/或者>6％，优选7至9％、特别优选7.5至8.5％的断裂伸长率A5，以及/或者280至300MPa，优选>280MPa的抗拉强度Rm。
实例
本发明的合金含有3.4wt％的Si、0.5wt％的Mg、0.27wt％的Cr、0.09wt％的Fe、0.40wt％的Mn、0.05wt％的Ti、0.009wt％的Cu、0.022wt％的Sr、0.002wt％的Zr、0.003wt％的Zn和低于0.1wt％的杂质，通过Al补充至100wt％，为测定这种合金的机械特性，依照DIN50125将拉伸试棒从借助真空压铸法制成的构件上，特别是从减震支柱罩上截取下来，其中该构件预先受到过热处理(490℃下固溶退火3小时，水中淬火，180℃下人工老化4小时)。铸造由AlSi 10MgMn制成的比较构件、本发明的AlSi3MgCrMn合金和本发明的AlSi5MgCrMn合金，随后在相同条件下对它们进行热处理。这些需要加以比较的合金在硅含量和铬含量方面有所不同。在构件的相同地点上，即在减震支柱罩上取下试棒。依照DIN10002测定机械特性抗拉强度Rm、延伸极限RP0.2和断裂伸长率A5。
R<sub>m</sub>[MPa] R<sub>p</sub>0.2[MPa] A5[％]
AlSi10MgMn(标准435合金) 284 237 6-8
本发明的合金AlSi3MgCrMn 285 254 6-8
本发明的合金AlSi5MgCrMn 301 242 7-9

Claims (29)

1.一种铝铸造合金，其含有以下合金组分中的至少五个
Si：2.5至7.5wt％
Mg：0.3至0.8wt％
Cr：0.10至0.35wt％
Fe：0.05至0.25wt％
Mn：0.1至0.8wt％
Cu：0.05至0.3wt％
Sr：0.01至0.06wt％
Zr<0.006wt％
Zn0.05至0.3wt％
添加量(总计)：<0.2wt％
并且通过Al补充至100wt％。
2.根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于2.5wt％，优选至少为或高于2.6wt％，特别优选至少为或高于2.7wt％，尤其优选至少为或高于2.8wt％，进一步优选至少为或高于2.9wt％的Si。
3.根据权利要求1或2所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于3.5wt％，优选最大为或低于3.4wt％，特别优选最大为或低于3.3wt％，尤其优选最大为或低于3.2wt％，进一步优选最大为或低于3.1wt％的Si。
4.根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于4.5wt％，优选至少为或高于4.6wt％，特别优选至少为或高于4.7wt％，尤其优选至少为或高于4.8wt％，进一步优选至少为或高于4.9wt％的Si。
5.根据权利要求1或4所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于5.5wt％，优选最大为或低于5.4wt％，特别优选最大为或低于5.3wt％，尤其优选最大为或低于5.2wt％，进一步优选最大为或低于5.1wt％的Si。
6.根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于6.5wt％，优选至少为或高于6.6wt％，特别优选至少为或高于6.7wt％，尤其优选至少为或高于6.8wt％，进一步优选至少为或高于6.9wt％的Si。
7.根据权利要求1或6所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于7.5wt％，优选最大为或低于7.4wt％，特别优选最大为或低于7.3wt％，尤其优选最大为或低于7.2wt％，进一步优选最大为或低于7.1wt％的Si。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.3wt％，优选至少为或高于0.35wt％，特别优选至少为或高于0.4wt％，尤其优选至少为或高于0.45wt％，进一步优选至少为或高于0.5wt％的Mg。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.8wt％，优选最大为或低于0.75wt％，特别优选最大为或低于0.7wt％，尤其优选最大为或低于0.65wt％，进一步优选最大为或低于0.60wt％，进一步优选最大为或低于0.55wt％，进一步优选最大为或低于0.50wt％的Mg。
10.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.1wt％，优选至少为或高于0.2wt％，特别优选至少为或高于0.3wt％，尤其优选至少为或高于0.4wt％的Mn。
11.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.8wt％，优选最大为或低于0.75wt％，特别优选最大为或低于0.7wt％，尤其优选最大为或低于0.65wt％，进一步优选最大为或低于0.60wt％，进一步优选最大为或低于0.55wt％，进一步优选最大为或低于0.50wt％，进一步优选最大为或低于0.45wt％，进一步优选最大为或低于0.40wt％的Mn。
12.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.25wt％，优选至少为或高于0.26wt％，特别优选至少为或高于0.27wt％，尤其优选至少为或高于0.28wt％，进一步优选至少为或高于0.29wt％，进一步优选至少为或高于0.30wt％的Cr。
13.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.35wt％，优选最大为或低于0.34wt％，特别优选最大为或低于0.33wt％，尤其优选最大为或低于0.32wt％，进一步优选最大为或低于0.31wt％，进一步优选最大为或低于0.30wt％的Cr。
14.根据上述权利要求中至少一项所述，特别是根据权利要求1、4至7中任一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.10wt％，优选至少为或高于0.11wt％，特别优选至少为或高于0.12wt％，尤其优选至少为或高于0.13wt％，进一步优选至少为或高于0.14wt％，进一步优选至少为或高于0.15wt％的Cr。
15.根据上述权利要求中至少一项所述，特别是根据权利要求14所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.20wt％，优选最大为或低于0.19wt％，特别优选最大为或低于0.18wt％，尤其优选最大为或低于0.17wt％，进一步优选最大为或低于0.16wt％，进一步优选最大为或低于0.15wt％的Cr。
16.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.05wt％，优选至少为或高于0.07wt％，特别优选至少为或高于0.09wt％，尤其优选至少为或高于0.11wt％，进一步优选至少为或高于0.13wt％，进一步优选至少为或高于0.15wt％的Fe。
17.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.25wt％，优选最大为或低于0.23wt％，特别优选最大为或低于0.21wt％，尤其优选最大为或低于0.19wt％，进一步优选最大为或低于0.17wt％，进一步优选最大为或低于0.15wt％的Fe。
18.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.05wt％，优选至少为或高于0.10wt％，特别优选至少为或高于0.15wt％，尤其优选至少为或高于0.20wt％的Cu。
19.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.30wt％，优选最大为或低于0.25wt％，特别优选最大为或低于0.20wt％，尤其优选最大为或低于0.15wt％的Cu。
20.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.010wt％，优选至少为或高于0.020wt％，特别优选至少为或高于0.030wt％，尤其优选至少为或高于0.035wt％，进一步优选至少为或高于0.040wt％的Sr。
21.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.060wt％，优选最大为或低于0.050wt％，特别优选最大为或低于0.045wt％，尤其优选最大为或低于0.040wt％，进一步优选最大为或低于0.035wt％的Sr。
22.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有总含量最大为或低于0.2wt％，优选最大为或低于0.18wt％，特别优选最大为或低于0.16wt％，尤其优选最大为或低于0.14wt％，进一步优选最大为或低于0.12wt％，进一步优选最大为或低于0.10wt％，进一步优选最大为或低于0.08wt％，进一步优选最大为或低于0.06wt％，进一步优选最大为或低于0.04wt％的添加量。
23.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有总含量至少为或高于0.01wt％，优选至少为或高于0.03wt％，特别优选至少为或高于0.05wt％，尤其优选至少为或高于0.07wt％，进一步优选至少为或高于0.09wt％，进一步优选至少为或高于0.11wt％，进一步优选至少为或高于0.13wt％，进一步优选至少为或高于0.15wt％的其他添加量。
24.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.006wt％，优选最大为或低于0.005wt％，特别优选最大为或低于0.004wt％，尤其优选最大为或低于0.003wt％的Zr。
25.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.001wt％，优选含量至少为或高于0.002wt％的Zr。
26.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量至少为或高于0.05wt％，优选至少为或高于0.10wt％，特别优选至少为或高于0.15wt％，尤其优选至少为或高于0.20wt％的Zn。
27.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，含有含量最大为或低于0.3wt％，优选最大为或低于0.25wt％，特别优选最大为或低于0.20wt％，尤其优选最大为或低于0.15wt％的Zn。
28.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金为压铸合金。
29.根据上述权利要求中至少一项所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金为真空压铸合金。
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