CN110819838A - 一种压铸铝镁锌硅锰铁合金的制备方法 - Google Patents

一种压铸铝镁锌硅锰铁合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种压铸铝镁锌硅锰铁合金的制备方法，通过在铝镁锌硅锰合金中添加铁，对凝固组织进行调控，硬度提升到127.3HV；屈服强度提升到262.31Mpa；抗拉强度提升到346.62Mpa；延展率达到2.204%；此工艺方法数据精准翔实，铁元素可以提高合金强度，突破了传统压铸铝合金的局限，为同类合金的开发利用提供了理论依据。

Description

一种压铸铝镁锌硅锰铁合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种压铸铝镁锌硅锰铁合金的制备方法，属有色金属材料制备及应用的技术领域。
背景技术
铝及其合金以其优异的性能得到世界范围内的广泛应用，压力铸造是铝合金铸件生产的重要手段之一，适用于生产薄壁、形状复杂、轮廓清晰的铸件，具有铸件组织致密、力学性能好、生产效率高、大批量生产成本低的特性。压铸铝合金比强度高、尺寸精度高、表面粗糙度低、表面组织致密，有良好的力学性能。
在铝合金制品中，铁以金属间化合物的形态存在，常见的有α-Fe相和β-Fe相两种，其晶体结构分别为六角晶型和单斜型，在正常凝固条件下，铁更倾向于以针状相结晶，而且这种针状的铁相又易粗大化。研究铁元素对高强压铸合金组织结构及力学性能的影响及对该类合金的应用具有重要意义。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的情况，在压铸铝合金中掺杂铁元素，以改善铝合金的力学性能。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：铝镁锌硅锰合金、铁粉、氧化锌、水玻璃、无水乙醇、去离子水，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位
铝镁锌硅锰合金：AlMgZnSiMn 18000g±0.01g
铁粉： Fe 90g±0.01g
氧化锌：ZnO 80g±0.01g
水玻璃：Na2SiO3·9H2O 25g±0.01g
无水乙醇：C2H5OH 1000mL ±50mL
去离子水：H2O 300mL ±10mL
铝合金的熔炼、压铸制备方法如下：
（1）配制涂覆剂
称取氧化锌80g±0.01g、水玻璃25g±0.01g；量取去离子水300mL±10mL，加入混浆机中搅拌，搅拌后成粘稠状，即为涂覆剂；
（2）预处理铝镁锌硅锰合金
① 将铝镁锌硅锰合金置于钢质平板上，切割成块，块体尺寸为≤8mm×6mm×8mm；
② 将铝镁锌硅锰合金块体置于热处理炉中，进行预热，预热温度200℃，预热时间30min；
（3）预处理压铸模具
① 对压铸模具进行预热，预热温度200℃，预热时间为120min；
② 将制备的涂覆剂均匀涂覆在模具型腔表面，涂覆层厚度0.15mm；
（4）铝镁锌硅锰合金的熔炼
铝镁锌硅锰合金的熔炼在电磁搅拌熔炼炉内进行，是在加热、熔炼、保温、电磁搅拌过程中完成的；
① 打开电磁搅拌熔炼炉盖，用无水乙醇清洗熔炼坩埚内壁，使坩埚内部洁净；
② 将切块的铝镁锌硅锰合金块体18000g±0.01g置于熔炼坩埚内，闭合电磁搅拌熔炼炉；
③ 开启电磁搅拌熔炼炉加热器，进行预热，预热温度200℃，预热时间15min；
④ 预热完成后继续加热，调节炉内温度至750℃±1℃，熔炼时间120min，熔炼后成熔液；
⑤ 开启电磁搅拌装置控制开关，设定电磁搅拌参数，电磁搅拌频率为35Hz，恒温搅拌时间15min；
⑥ 用铝箔纸包裹铁粉90g±0.01g，从炉门加入到熔炼坩埚内，然后密闭炉门，继续搅拌10min；熔炼后成合金熔液；
（5）浇铸
① 合拢压铸机模具，并启动锁模系统固定模具；
② 打开金属液导管阀门，坩埚内的熔液流经导管，压入压铸机压射腔中；
③ 启动压射程序，压射冲头慢速前进，封住导管接口，冲头将熔液压入型腔，压射力为315KN，压射时间3s；
④ 熔液填充满型腔后，压射冲头持续向前跟踪保压，保压压强为150MPa，保压时间15s，直至熔液凝固；
（6）开模、修整
① 打开模具，冲头回位与开模动作同步进行，动模脱离固定模，冲头返回复位，顶出并取出铸件；
② 将铸件置于钢质平板上进行冷却至25℃；
③ 用400目砂纸打磨铸件表面；
④ 用无水乙醇清洗铸件周边及表面，使其清洁，成铝镁锌硅锰铁压铸铝合金；
（7）检测、分析、表征
对制备的压铸铝镁锌硅锰铁合金圆棒体铸件的形貌、金相组织结构、力学性能进行检测、分析、表征；
用扫描电镜对铸件进行金相组织形貌分析；
用X射线分析仪进行X射线衍射强度图谱分析；
用显微维氏硬度计进行硬度分析；
用微机控制的电子万能试验机及引伸计进行屈服强度、抗拉强度及延伸率分析；
结论：添加铁的铝镁锌硅锰铁合金为圆棒状，合金硬度达127.3HV，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金提高14.58％，屈服强度为262.31MPa，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金提高8.84％，抗拉强度为346.62MPa，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金提高8.33％，延伸率达2.204％，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金减低28.23％。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，通过在铝镁锌硅锰合金中添加铁，对凝固组织进行调控，硬度提升到127.3HV；屈服强度提升到262.31Mpa；抗拉强度提升到346.62Mpa；延展率达到2.204%；此工艺方法数据精准翔实，铁元素可以提高该合金强度，突破了传统压铸铝合金的局限，为同类合金的开发利用提供了理论依据。
附图说明
图1、压铸铝镁锌硅锰铁合金的熔炼压铸状态图；
图2、压铸铝镁锌硅锰铁合金的铸件零件图；
图3、压铸铝镁锌硅锰铁合金的显微组织形貌图；
图4、压铸铝镁锌硅锰铁合金的XRD光谱图；
图中所示，附图标记清单如下：
1、电磁搅拌熔炼炉，2、炉盖，3、液压传动杆，4、挤压头，5、炉腔，6、底座,7、工作台，8、熔炼坩埚，9、加热器，10、半固态浆液,11、固定板，12、电磁搅拌装置，13、金属液导管,14、导管加热装置，15、阀门，16、压射腔，17、压射冲头，18、固定模板，19、固定模，20、合模装置板，21、合模机构，22、移动模板，23、活动模，24、模温机，25、导热油管，26、压射机构，27、顶出装置，28、导杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示，为压铸铝镁锌硅锰铁合金的熔炼压铸状态图，各部位置、连接关系要正确，安装牢固，按序操作。
制备熔炼使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升为计量单位。
压铸铝镁锌硅锰铁合金的熔炼是在电磁搅拌熔炼炉中进行的，是在加热、熔炼、保温、电磁搅拌、压实过程中完成；压铸铝镁锌硅锰铁合金的压制是在压铸机中进行的，是在压射、保压过程中成型的；
电磁搅拌熔炼炉1上方为炉盖2，液压传动杆3穿过炉盖2连接炉内的挤压头4；电磁搅拌熔炼炉1内部为炉腔5、底部为底座6；在炉腔5内底部设有工作台7，在工作台7上放置熔炼坩埚8，熔炼坩埚8外圈是加热器9，通过加热器9加热制成熔液10，加热器9外部为固定板11，固定板11外部为电磁搅拌装置12，开启电磁搅拌装置12对熔液10进行搅拌；液压传动杆3向下推动挤压头4压住熔液10；
金属液导管13一端连接熔炼坩埚8，外部包裹导管加热装置14，启动导管加热装置14进行预热，开启阀门15，挤压头4将熔液10压出，流经金属液导管13，进入压铸机压射腔16；
压射腔16右端为压射冲头17，左端为固定模板18，固定模板18上装有固定模19，通过导杆28连接合模装置板20、移动模板22，合模装置板20上有合模机构21，合模机构21推动移动模板22，使固定模19与活动模23接合，模温机24通过导热油管25连接固定模19和活动模23对模具进行预热，压射机构26推动压射冲头17将熔液10压入型腔，熔液冷却后通过顶出装置27顶出并取出压铸成型件。
图2所示，为压铸铝镁锌硅锰铁合金的铸件零件图，为两头粗中间细的哑铃状铸件，此压铸出来的零件无需任何加工，可以直接用电子万能试验机测量铸件的力学性能。
图3所示，为压铸铝镁锌硅锰铁合金的显微组织形貌图，在铁元素后，可以发现灰色六角形状化合物是α-AlFeMnSi相，添加少量的金属元素锰可以使β-Fe相转变为α-Fe相，起到沉淀的作用。此外，还可以看到黑色花纹状的共晶Al-Mg2Si相和黑色块状的初生Mg2Si相，白色不规则形状的AlMgZn相位于初生α-Al相或共晶胞与初生α-Al相之间。
图4所示，为压铸铝镁锌硅锰铁合金的XRD光谱图，除了来自α-Al基质和Mg2Si相的反射之外，还检测到一些额外的峰，并分别鉴定为α-AlFeMnSi相和AlMgZn相。它证实了添加铁元素的压铸铝镁锌硅锰铁合金的铸态显微组织由初生a-Al相，Al-Mg2Si共晶，AlMgZn金属间化合物及AlFeMnSi金属间化合物组成，其中α-Al衍射峰强度最高，AlMgZn金属间化合物和AlFeMnSi金属间化合物的衍射峰强度较低。

Claims (2)

1.一种压铸铝镁锌硅锰铁合金的制备方法，其特征在于：
使用的化学物质材料为：铝镁锌硅锰合金、铁粉、氧化锌、水玻璃、无水乙醇、去离子水，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位
铝镁锌硅锰合金：AlMgZnSiMn 18000g±0.01g
铁粉： Fe 90g±0.01g
氧化锌：ZnO 80g±0.01g
水玻璃：Na2SiO3·9H2O 25g±0.01g
无水乙醇：C2H5OH 1000mL ±50mL
去离子水：H2O 300mL ±10mL
铝合金的熔炼、压铸制备方法如下：
（1）配制涂覆剂
称取氧化锌80g±0.01g、水玻璃25g±0.01g；量取去离子水300mL±10mL，加入混浆机中搅拌，搅拌后成粘稠状，即为涂覆剂；
（2）预处理铝镁锌硅锰合金
① 将铝镁锌硅锰合金置于钢质平板上，切割成块，块体尺寸为≤8mm×6mm×8mm；
② 将铝镁锌硅锰合金块体置于热处理炉中，进行预热，预热温度200℃，预热时间30min；
（3）预处理压铸模具
① 对压铸模具进行预热，预热温度200℃，预热时间为120min；
② 将制备的涂覆剂均匀涂覆在模具型腔表面，涂覆层厚度0.15mm；
（4）铝镁锌硅锰合金的熔炼
铝镁锌硅锰合金的熔炼在电磁搅拌熔炼炉内进行，是在加热、熔炼、保温、电磁搅拌过程中完成的；
① 打开电磁搅拌熔炼炉盖，用无水乙醇清洗熔炼坩埚内壁，使坩埚内部洁净；
② 将切块的铝镁锌硅锰合金块体18000g±0.01g置于熔炼坩埚内，闭合电磁搅拌熔炼炉；
③ 开启电磁搅拌熔炼炉加热器，进行预热，预热温度200℃，预热时间15min；
④ 预热完成后继续加热，调节炉内温度至750℃±1℃，熔炼时间120min，熔炼后成熔液；
⑤ 开启电磁搅拌装置控制开关，设定电磁搅拌参数，电磁搅拌频率为35Hz，恒温搅拌时间15min；
⑥ 用铝箔纸包裹铁粉90g±0.01g，从炉门加入到熔炼坩埚内，然后密闭炉门，继续搅拌10min；熔炼后成合金熔液；
（5）浇铸
① 合拢压铸机模具，并启动锁模系统固定模具；
② 打开金属液导管阀门，坩埚内的熔液流经导管，压入压铸机压射腔中；
③ 启动压射程序，压射冲头慢速前进，封住导管接口，冲头将熔液压入型腔，压射力为315KN，压射时间3s；
④ 熔液填充满型腔后，压射冲头持续向前跟踪保压，保压压强为150MPa，保压时间15s，直至熔液凝固；
（6）开模、修整
① 打开模具，冲头回位与开模动作同步进行，动模脱离固定模，冲头返回复位，顶出并取出铸件；
② 将铸件置于钢质平板上进行冷却至25℃；
③ 用400目砂纸打磨铸件表面；
④ 用无水乙醇清洗铸件周边及表面，使其清洁，成铝镁锌硅锰铁压铸合金；
（7）检测、分析、表征
对制备的压铸铝镁锌硅锰铁合金圆棒体铸件的形貌、金相组织结构、力学性能进行检测、分析、表征；
用扫描电镜对铸件进行金相组织形貌分析；
用X射线分析仪进行X射线衍射强度图谱分析；
用显微维氏硬度计进行硬度分析；
用微机控制的电子万能试验机及引伸计进行屈服强度、抗拉强度及延伸率分析；
结论：添加铁的铝镁锌硅锰铁合金为圆棒状，合金硬度达127.3HV，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金提高14.58％，屈服强度为262.31MPa，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金提高8.84％，抗拉强度为346.62MPa，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金提高8.33％，延伸率达2.204％，相对于未添加铁的铝镁锌硅锰合金减低28.23％。
2.根据权利要求1所述的一种压铸铝镁锌硅锰铁合金的制备方法，其特征在于：
压铸铝镁锌硅锰铁合金的熔炼是在电磁搅拌熔炼炉中进行的，是在加热、熔炼、保温、电磁搅拌、压实过程中完成的；压铸铝镁锌硅锰铁合金的压制是在压铸机中进行的，是在压射、保压过程中成型的；
电磁搅拌熔炼炉（1）上方为炉盖（2），液压传动杆（3）穿过炉盖（2）连接炉内的挤压头（4）；电磁搅拌熔炼炉（1）内部为炉腔（5）、底部为底座（6）；在炉腔（5）内底部设有工作台（7），在工作台（7）上放置熔炼坩埚（8），熔炼坩埚（8）外圈是加热器（9），通过加热器（9）加热制成熔液（10），加热器（9）外部为固定板（11），固定板（11）外部为电磁搅拌装置（12），开启电磁搅拌装置（12）对熔液（10）进行搅拌；液压传动杆（3）向下推动挤压头（4）压实熔液（10）；
金属液导管（13）一端连接熔炼坩埚（8），外部包裹导管加热装置（14），启动导管加热装置（14）进行预热，开启阀门（15），挤压头（4）将熔液（10）压出，流经金属液导管（13），进入压铸机压射腔（16）；
压射腔（16）右端为压射冲头（17），左端为固定模板（18），固定模板（18）上装有固定模（19），通过导杆（28）连接合模装置板（20）、移动模板（22），合模装置板（20）上有合模机构（21），合模机构（21）推动移动模板（22），使固定模（19）与活动模（23）接合，模温机（24）通过导热油管（25）连接固定模（19）和活动模（23）对模具进行预热，压射机构（26）推动压射冲头（17）将熔液（10）压入型腔，熔液冷却后通过顶出装置（27）顶出并取出压铸成型件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111390134A (zh) * 2020-04-28 2020-07-10 华中科技大学 一种基于两板压铸机的高性能压铸件成形方法及产品

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6773664B2 (en) * 2000-03-31 2004-08-10 Corus Aluminium Voerde Gmbh Aluminium die-casting alloy
KR20150013925A (ko) * 2011-03-31 2015-02-05 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 성형 가공용 알루미늄 합금판 및 그의 제조방법
CN105992833A (zh) * 2014-02-11 2016-10-05 布鲁内尔大学 用于高压压铸的高强度铸铝合金
CN110512100A (zh) * 2019-09-06 2019-11-29 中北大学 一种微合金强化压铸铝合金的熔炼方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6773664B2 (en) * 2000-03-31 2004-08-10 Corus Aluminium Voerde Gmbh Aluminium die-casting alloy
KR20150013925A (ko) * 2011-03-31 2015-02-05 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 성형 가공용 알루미늄 합금판 및 그의 제조방법
CN105992833A (zh) * 2014-02-11 2016-10-05 布鲁内尔大学 用于高压压铸的高强度铸铝合金
CN110512100A (zh) * 2019-09-06 2019-11-29 中北大学 一种微合金强化压铸铝合金的熔炼方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111390134A (zh) * 2020-04-28 2020-07-10 华中科技大学 一种基于两板压铸机的高性能压铸件成形方法及产品
CN111390134B (zh) * 2020-04-28 2021-07-02 华中科技大学 一种基于两板压铸机的高性能压铸件成形方法及产品

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