CN111254325B - 一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法 - Google Patents
一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111254325B CN111254325B CN202010073822.8A CN202010073822A CN111254325B CN 111254325 B CN111254325 B CN 111254325B CN 202010073822 A CN202010073822 A CN 202010073822A CN 111254325 B CN111254325 B CN 111254325B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- casting
- percent
- degassing
- thin
- less
- 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.)
- Ceased
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 143
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 121
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 119
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 103
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 74
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 29
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 18
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 20
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229910017143 AlSr Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010039 TiAl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000004877 mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 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
- 238000009736 wetting 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
- 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
- C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
Abstract
本发明公开了一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法，所述铝合金由以下重量百分含量的组分组成：Si9.5‑11.0％、Fe≤0.15％、Mg0.26‑0.35％、Zn≤0.05％、Mn0.5‑0.6％、Cu≤0.03％、Ti0.05‑0.15％、Ca≤0.002％、Na≤0.002％、P≤0.002％、Sb≤0.005％、Sr0.010‑0.025％、Cd≤0.01％、Li≤0.001％，余量为Al，本发明在成分设计、材料选用、净化处理、浇铸工艺等方面进行设计和研究，提供了一种抗拉强度≥220MPa、屈服强度≥130MPa、伸长率≥6.0％，可满足汽车减震塔生产需求的铝合金。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，特别是涉及一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法。
背景技术
随着环保和节能的需求，汽车轻量化设计已经成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化的发展，离不开材料、成型技术、设备、结构设计等相关领域的发展。其中结构件压铸工艺及结构件用材料制造技术是汽车轻量化发展的关键。
高性能铝合金结构件材料，因其制作难度大、技术含量高，长久以来，国内结构件用铝合金材料一直依赖于进口，被德国莱茵菲尔德铝业垄断，使得制造成本和使用成本始终居高不下，限制了该类材料在普通车型上的广泛应用和推广。
该类材料主要应用于汽车减震塔结构件的生产，汽车用减震塔部件属于车身结构件中较为复杂的大型薄壳铝合金压铸件，是安装在汽车减震器上的顶部金属结构件，用于吸收顶部冲击，同时要承受来自减震器弹簧的作用力。减震塔铸件根据安装位置的不同，可分为前减震塔和后减震塔。整体呈现弧形，且在造型上存在较多纵横交错的加强筋和肋片，同时也存在局部的圆台特征，这些都对压铸过程中的金属液顺序充型造成了困难，也不利于这些圆台筋肋结构中的空气与氧化渣的顺利排出。
提供一种结构件用铝合金材料的制备方法，可突破产业化推广技术瓶颈，从而促进高性能结构件用铝合金材料的国产化生产，对推动汽车轻量化发展具有重大意义。
发明内容
针对汽车减震塔薄壁多筋、成型困难、韧性要求较高的特点，为满足其要求，本发明在成分设计、材料选用、净化处理、浇铸工艺等方面进行设计和研究，提供了一种具有良好的铸造性能和充型能力、较好的延展性、良好的机械加工性、较好的耐腐蚀性、较好的焊接性，且铸造时易于脱模的薄壁结构件铸造用高性能铝合金。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
技术方案一：
本发明提供一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，由以下重量百分含量的组分组成：Si9.5-11.0％、Fe≤0.15％、Mg0.26-0.35％、Zn≤0.05％、Mn0.5-0.6％、Cu≤0.03％、Ti0.05-0.15％、Ca≤0.002％、Na≤0.002％、P≤0.002％、Sb≤0.005％、Sr0.010-0.025％、Cd≤0.01％、Li≤0.001％，余量为Al。
优选的，所述Al、Si和Mg选用纯净度较高的电解铝、工业硅和原生镁锭材料。
优选的，为保证杂质Fe、Ca、P等元素尽可能少的带入，材料选用如下：
技术方案二：
本发明提供一种所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：炉内除渣包括在750±10℃时，加入清渣剂。
优选的，清渣剂的加入量为总投料量的1.25±0.25‰，浇铸前将除气箱预热至400-500℃，浇壶烘烤10-15min，模具预热至30-50℃，浇铸温度720±10℃，浇铸速率40-50HZ。
优选的，所述清渣剂的加入方式为以氮气为载体喷吹入铝液内部，然后搅拌、扒渣，可以最大程度去除铝液内的夹杂物。
优选的，炉内除气过程包括：铝液温度730±20℃，氮气出口压力0.50±0.10Mpa，除气时间不少于30min。
优选的，在线除气过程包括除气机转速420±20RPM，氮气流量15-25LPM，覆盖整个浇铸过程。
优选的，炉后过滤过程包括浇铸过程中采用20ppi泡沫陶瓷过滤板进行全过程过滤，去除熔体内残留或因浇铸落差产生的夹杂物。
本发明所述薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)投料：
叉车叉取料盘，将重熔用铝锭和工业硅分批次加入熔化/合金炉中，开始熔化；
2)熔化合金化：
熔化加热方式采用蓄热式燃烧系统，铝锭完全熔化后至750℃，加入电解锰并充分搅拌2min，继续升温至780-800℃，达到该温度并保持40-60min，保持期间搅拌2-3次，每次2-3min。
3)调整
合金化完成后，加入预留电解铝降温料及钛中间，并搅拌1min；加入镁锭，使用工具将镁锭压入铝液液面以下进行熔化，防止过度烧损，熔化完毕并搅拌约5min，调整铝液温度至750±10℃；
4)精炼除渣
加入1.25±0.25‰比例的清渣剂，加入方式为以氮气为载体喷吹入铝液内部，使其覆盖整个熔池，充分搅拌15min并静置5min，将浮渣扒出，可以最大程度去除铝液内的夹杂物。
5)炉内除气
铝液温度730±20℃，使用四管除气耙将惰性气体氮气吹入铝液内部，除气耙以“M”型运行轨迹进行往复运动，耙头底部距离炉底100mm以上，氮气压力0.50±0.10Mpa(氮气出口压力)，除气时间不少于30min，流量1.5m3/h。
6)静置
除气完成后，铝液必须静置10min以上方可进行浇铸。
7)炉后在线除气
浇铸时铝液自合金炉通过铝液放水口沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子GBF除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420±20RPM，氮气流量20±5LPM，覆盖整个浇铸过程；
8)浇铸
铝液浇铸温度710-720℃；浇铸前预热除气箱预热至400-500℃，浇壶烘烤10-15min，模具预热至30-50℃，浇铸温度720±10℃，浇铸速率40-50HZ。
铝液自除气箱再流入过滤池，过滤池安装有20ppi泡沫陶瓷过滤板，通过机械阻挡与吸附作用进一步去除杂质，净化铝液；
过滤箱后端设置铝液流速控位箱，铝液自过滤箱流入铝液流速控位箱，控位箱连接浇铸机，浇铸机设有激光探头感应反馈装置和自动刮脸机器手，形成闭环+刮脸自动控制系统，利用激光探头感应反馈，自动调节液位杆高度，实现铝液流速均衡、铸锭大小均匀，每条产品铸锭重量可控制在5.5±0.2kg；
浇铸线采用水浸式浇铸系统，浇铸过程铸锭模具底部浸于水中，保持模具温度始终处于100-150℃，浇铸速度设置35HZ。
本发明具有以下技术效果：
针对汽车减震塔薄壁多筋、成型困难、韧性要求较高的特点，本发明提供了一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，具有以下优点：
1.成分设计方面：根据铸件的特点和铸造、加工要求，合理选择Si、Mn、Mg等元素的内控范围；研究可使合金具有更高性能的强化机制和方法，如AlTiB、AlSr等细化剂、变质剂的添加比例；按要求严格控制微量元素Ca、Na、P等杂质元素的范围，提供了一种具有良好的铸造性能和充型能力、较好的延展性、良好的机械加工性、较好的耐腐蚀性、较好的焊接性，且铸造时易于脱模的薄壁结构件铸造用高性能铝合金；
2.材料选用方面：依据成分设计结果，选用纯净度较高的电解铝、工业硅和原生镁锭材料，保证杂质Fe、Ca、P等元素尽可能少的带入；硅Si：Al-Si系合金中Si是主要合金化元素。Si可改善合金的流动性，降低热裂倾向，减少疏松，提高气密性。硅从共晶到过共晶都能得到最好的流动性，但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温强度，但会使延伸率降低。铁Fe：Fe在铝合金中会形成粗大的Al3Fe等针状化合物，降低合金韧性和耐蚀性，使补缩能力变坏。在压铸工艺中，Fe元素可增加合金的润湿融合能力，防止合金粘膜，在压铸铝合金中，Fe含量一般控制在0.5-1.0％之间。区别于一般压铸合金中Fe含量比较高的情况，该项目设计Fe含量很低，保证其优越的延展性。同时，为了解决粘膜问题，提高了强化元素Mn的加入。锰Mn：能改善含铜(Cu)、含硅(Si)合金的高温强度。锰(Mn)能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。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响，改善脱模效果，弥补Fe含量低导致的不易脱模的现象。镁Mg：镁添加到铝中，会形成弥散相，可提高强度性能、耐磨性能等，但又不会使其塑性过分降低。镁对铝的强化较明显，向铝中每增加1％的镁，可使强度提高约35MPa。镁在铝中的室温溶解度为0.34％，极限溶解度为14.9％。当镁含量小于5％时，基本上都固溶在基体中，且不改变基体的电极电位，无晶间腐蚀。钛Ti：合金中加入少量Ti，在铝合金中形成金属间化合物TiAl3晶体，成为Al的固溶体初晶α枝晶组织的有效异质结晶核，并有抑制其成长的作用而使晶粒细化。本发明加入AlTiB细化剂和AlSr变质剂，添加细化剂后，合金凝固时长枝晶变为短枝晶或等轴晶，增加总的晶界面积，单位晶界面积上的杂质元素分布大幅减少。另外，铝熔体通过TiB2粒子的快速形核作用以及Ti原子的形核阻碍作用保证了顺序凝固，从而可以减少铸件缩松等缺陷的形成；变质剂的加入，使粗大的针状或片状共晶硅的晶体头部成为细粒状，获得点状或蠕虫状结构，提高合金综合力学性能。结合铸件薄壁的特点，研究了微量元素Ca、Na、P的影响，制定了合理的范围，保证其具备良好的充型能力。
3.净化处理方面：本发明公开了一种铝液中非金属夹杂物、氧化物及含气量的高效去除方法，以保证铝液具有较高的纯净度，其中铝液中含气量的净化处理尤为重要，如处理不好后期铸件经热处理后，会大大提高不良品的产生；
4.浇铸工艺方面：本发明提供了合理的浇铸温度，保证该合金具备均匀、致密的晶粒组织，铝液自除气箱再流入过滤池，过滤池安装有20ppi泡沫陶瓷过滤板，通过机械阻挡与吸附作用进一步去除杂质，净化铝液；过滤箱后端设置铝液流速控位箱，铝液自过滤箱流入铝液流速控位箱，控位箱连接浇铸机，浇铸机设有激光探头感应反馈装置和自动刮脸机器手，形成闭环+刮脸自动控制系统，利用激光探头感应反馈，自动调节液位杆高度，实现铝液流速均衡、铸锭大小均匀，每条产品铸锭重量可控制在5.5±0.2kg。
5.热处理工艺方面：本发明提供了最适宜的热处理工艺及参数，以获得匹配铸件要求的力学性能。
本发明通过产品成分及工艺设计，对比莱茵技术水平，产品铸态力学性能(单根试棒)，可满足抗拉强度≥220MPa、屈服强度≥130MPa、伸长率≥6.0％的汽车减震塔生产需求；通过热处理工艺验证，时效170℃×4h方案材料性能可达到铸件性能要求，目前该产品可满足客户使用需求，达到预期目标。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，由以下重量百分含量的组分组成：
所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)投料：
叉车叉取料盘，将重熔用铝锭和工业硅分批次加入熔化/合金炉中，开始熔化；
2)熔化合金化：
熔化加热方式采用蓄热式燃烧系统，铝锭完全熔化后至750℃，加入电解锰并充分搅拌2min，继续升温至780℃，达到该温度并保持40min，保持期间搅拌2次，每次2min。
3)调整
合金化完成后，加入预留电解铝降温料及钛中间，并搅拌1min；加入镁锭，使用工具将镁锭压入铝液液面以下进行熔化，防止过度烧损，熔化完毕并搅拌约5min，调整铝液温度至750±10℃；
4)精炼除渣
加入1.25±0.25‰比例的清渣剂，加入方式为以氮气为载体喷吹入铝液内部，使其覆盖整个熔池，充分搅拌15min并静置5min，将浮渣扒出，可以最大程度去除铝液内的夹杂物。
5)炉内除气
铝液温度730±20℃，使用四管除气耙将惰性气体氮气吹入铝液内部，除气耙以“M”型运行轨迹进行往复运动，耙头底部距离炉底105mm，氮气压力0.50±0.10Mpa(氮气出口压力)，除气时间35min，流量1.5m3/h。
6)静置
除气完成后，铝液必须静置10min以上方可进行浇铸。
7)炉后在线除气
浇铸时铝液自合金炉通过铝液放水口沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子GBF除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420±20RPM，氮气流量20±5LPM，覆盖整个浇铸过程；
8)浇铸
铝液浇铸温度710℃；浇铸前预热除气箱预热至400℃，浇壶烘烤10min，模具预热至30℃，浇铸温度720℃，浇铸速率40HZ。
铝液自除气箱再流入过滤池，过滤池安装有20ppi泡沫陶瓷过滤板，通过机械阻挡与吸附作用进一步去除杂质，净化铝液；
过滤箱后端设置铝液流速控位箱，铝液自过滤箱流入铝液流速控位箱，控位箱连接浇铸机，浇铸机设有激光探头感应反馈装置和自动刮脸机器手，形成闭环+刮脸自动控制系统，利用激光探头感应反馈，自动调节液位杆高度，实现铝液流速均衡、铸锭大小均匀，每条产品铸锭重量可控制在5.5±0.2kg；
浇铸线采用水浸式浇铸系统，浇铸过程铸锭模具底部浸于水中，保持模具温度始终处于100℃，浇铸速度设置35HZ。
实施例2
一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，由以下重量百分含量的组分组成：
所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)投料：
叉车叉取料盘，将重熔用铝锭和工业硅分批次加入熔化/合金炉中，开始熔化；
2)熔化合金化：
熔化加热方式采用蓄热式燃烧系统，铝锭完全熔化后至750℃，加入电解锰并充分搅拌2min，继续升温至800℃，达到该温度并保持50min，保持期间搅拌3次，每次3min。
3)调整
合金化完成后，加入预留电解铝降温料及钛中间，并搅拌1min；加入镁锭，使用工具将镁锭压入铝液液面以下进行熔化，防止过度烧损，熔化完毕并搅拌约5min，调整铝液温度至750±10℃；
4)精炼除渣
加入1.25±0.25‰比例的清渣剂，加入方式为以氮气为载体喷吹入铝液内部，使其覆盖整个熔池，充分搅拌15min并静置5min，将浮渣扒出，可以最大程度去除铝液内的夹杂物。
5)炉内除气
铝液温度730±20℃，使用四管除气耙将惰性气体氮气吹入铝液内部，除气耙以“M”型运行轨迹进行往复运动，耙头底部距离炉底110mm，氮气压力0.50±0.10Mpa(氮气出口压力)，除气时间40min，流量1.5m3/h。
6)静置
除气完成后，铝液必须静置10min以上方可进行浇铸。
7)炉后在线除气
浇铸时铝液自合金炉通过铝液放水口沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子GBF除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420±20RPM，氮气流量20±5LPM，覆盖整个浇铸过程；
8)浇铸
铝液浇铸温度720℃；浇铸前预热除气箱预热至500℃，浇壶烘烤15min，模具预热至50℃，浇铸温度710℃，浇铸速率50HZ。
铝液自除气箱再流入过滤池，过滤池安装有20ppi泡沫陶瓷过滤板，通过机械阻挡与吸附作用进一步去除杂质，净化铝液；
过滤箱后端设置铝液流速控位箱，铝液自过滤箱流入铝液流速控位箱，控位箱连接浇铸机，浇铸机设有激光探头感应反馈装置和自动刮脸机器手，形成闭环+刮脸自动控制系统，利用激光探头感应反馈，自动调节液位杆高度，实现铝液流速均衡、铸锭大小均匀，每条产品铸锭重量可控制在5.5±0.2kg；
浇铸线采用水浸式浇铸系统，浇铸过程铸锭模具底部浸于水中，保持模具温度始终处于150℃，浇铸速度设置35HZ。
实施例3
一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，由以下重量百分含量的组分组成：
1)投料：
叉车叉取料盘，将重熔用铝锭和工业硅分批次加入熔化/合金炉中，开始熔化；
2)熔化合金化：
熔化加热方式采用蓄热式燃烧系统，铝锭完全熔化后至750℃，加入电解锰并充分搅拌2min，继续升温至790℃，达到该温度并保持50min，保持期间搅拌2次，每次2min。
3)调整
合金化完成后，加入预留电解铝降温料及钛中间，并搅拌1min；加入镁锭，使用工具将镁锭压入铝液液面以下进行熔化，防止过度烧损，熔化完毕并搅拌约5min，调整铝液温度至750±10℃；
4)精炼除渣
加入1.25±0.25‰比例的清渣剂，加入方式为以氮气为载体喷吹入铝液内部，使其覆盖整个熔池，充分搅拌15min并静置5min，将浮渣扒出，可以最大程度去除铝液内的夹杂物。
5)炉内除气
铝液温度730±20℃，使用四管除气耙将惰性气体氮气吹入铝液内部，除气耙以“M”型运行轨迹进行往复运动，耙头底部距离炉底125mm，氮气压力0.50±0.10Mpa(氮气出口压力)，除气时间45min，流量1.5m3/h。
6)静置
除气完成后，铝液静置20min进行浇铸。
7)炉后在线除气
浇铸时铝液自合金炉通过铝液放水口沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子GBF除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420±20RPM，氮气流量20±5LPM，覆盖整个浇铸过程；
8)浇铸
铝液浇铸温度710℃；浇铸前预热除气箱预热至450℃，浇壶烘烤12min，模具预热至45℃，浇铸温度730℃，浇铸速率45HZ。
铝液自除气箱再流入过滤池，过滤池安装有20ppi泡沫陶瓷过滤板，通过机械阻挡与吸附作用进一步去除杂质，净化铝液；
过滤箱后端设置铝液流速控位箱，铝液自过滤箱流入铝液流速控位箱，控位箱连接浇铸机，浇铸机设有激光探头感应反馈装置和自动刮脸机器手，形成闭环+刮脸自动控制系统，利用激光探头感应反馈，自动调节液位杆高度，实现铝液流速均衡、铸锭大小均匀，每条产品铸锭重量可控制在5.5±0.2kg；
浇铸线采用水浸式浇铸系统，浇铸过程铸锭模具底部浸于水中，保持模具温度始终处于120℃，浇铸速度设置35HZ。
实施例4
一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，由以下重量百分含量的组分组成：
所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)投料：
叉车叉取料盘，将重熔用铝锭和工业硅分批次加入熔化/合金炉中，开始熔化；
2)熔化合金化：
熔化加热方式采用蓄热式燃烧系统，铝锭完全熔化后至750℃，加入电解锰并充分搅拌2min，继续升温至790℃，达到该温度并保持55min，保持期间搅拌2次，每次2min。
3)调整
合金化完成后，加入预留电解铝降温料及钛中间，并搅拌1min；加入镁锭，使用工具将镁锭压入铝液液面以下进行熔化，防止过度烧损，熔化完毕并搅拌约5min，调整铝液温度至750±10℃；
4)精炼除渣
加入1.25±0.25‰比例的清渣剂，加入方式为以氮气为载体喷吹入铝液内部，使其覆盖整个熔池，充分搅拌15min并静置5min，将浮渣扒出，可以最大程度去除铝液内的夹杂物。
5)炉内除气
铝液温度730±20℃，使用四管除气耙将惰性气体氮气吹入铝液内部，除气耙以“M”型运行轨迹进行往复运动，耙头底部距离炉底110mm，氮气压力0.50±0.10Mpa(氮气出口压力)，除气时间40min，流量1.5m3/h。
6)静置
除气完成后，铝液静置30min进行浇铸。
7)炉后在线除气
浇铸时铝液自合金炉通过铝液放水口沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子GBF除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420±20RPM，氮气流量20±5LPM，覆盖整个浇铸过程；
8)浇铸
铝液浇铸温度710-720℃；浇铸前预热除气箱预热至450℃，浇壶烘烤12min，模具预热至40℃，浇铸温度720±10℃，浇铸速率45HZ。
铝液自除气箱再流入过滤池，过滤池安装有20ppi泡沫陶瓷过滤板，通过机械阻挡与吸附作用进一步去除杂质，净化铝液；
过滤箱后端设置铝液流速控位箱，铝液自过滤箱流入铝液流速控位箱，控位箱连接浇铸机，浇铸机设有激光探头感应反馈装置和自动刮脸机器手，形成闭环+刮脸自动控制系统，利用激光探头感应反馈，自动调节液位杆高度，实现铝液流速均衡、铸锭大小均匀，每条产品铸锭重量可控制在5.5±0.2kg；
浇铸线采用水浸式浇铸系统，浇铸过程铸锭模具底部浸于水中，保持模具温度始终处于135℃，浇铸速度设置35HZ。
参考相关文献，验证实施例1-4不同热处理工艺下材料力学性能水平是否可满足设计要求，以获得最佳的热处理工艺，性能要求：
| 性能要求 | 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 伸长率/％ |
| 热处理后 | 260-280 | ≥170 | 8-12 |
试棒结果
由上述结果可知，本发明通过产品成分及工艺设计，对比莱茵技术水平，产品铸态力学性能(单根试棒)，可满足抗拉强度≥220MPa、屈服强度≥130MPa、伸长率≥6.0％的汽车减震塔生产需求；通过热处理工艺验证，时效170℃×4h方案材料性能可达到铸件性能要求，目前该产品可满足客户使用需求，达到预期目标。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，其特征在于，由以下重量百分含量的组分组成：Si9.5-11.0％、Fe≤0.15％、Mg0.26-0.35％、Zn≤0.05％、Mn0.5-0.6％、Cu≤0.03％、Ti0.05-0.15％、Ca≤0.002％、Na≤0.002％、P≤0.002％、Sb≤0.005％、Sr0.010-0.025％、Cd≤0.01％、Li≤0.001％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金，其特征在于，所述Al、Si和Mg选用纯净度较高的电解铝、工业硅和原生镁锭材料。
3.一种权利要求1-2任一项所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，其特征在于，炉内除渣包括在750±10℃时，加入清渣剂。
4.根据权利要求3所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，其特征在于，清渣剂的加入量为总投料量的1.25±0.25‰，浇铸前将除气箱预热至400-500℃，浇壶烘烤10-15min，模具预热至30-50℃，浇铸温度720±10℃，浇铸速率40-50Hz 。
5.根据权利要求4所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，其特征在于，所述清渣剂的加入方式为以氮气为载体喷吹入铝液内部，然后搅拌、扒渣，可以最大程度去除铝液内的夹杂物。
6.根据权利要求3所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，其特征在于，炉内除气过程包括：铝液温度730±20℃，氮气出口压力0.50±0.10MPa ，除气时间不少于30min。
7.根据权利要求3所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，其特征在于，在线除气过程包括除气机转速420±20RPM，氮气流量15-25LPM，覆盖整个浇铸过程。
8.根据权利要求3所述的薄壁结构件铸造用高性能铝合金的制备方法，其特征在于，炉后过滤过程包括浇铸过程中采用20ppi泡沫陶瓷过滤板进行全过程过滤，去除熔体内残留或因浇铸落差产生的夹杂物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010073822.8A CN111254325B (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010073822.8A CN111254325B (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111254325A CN111254325A (zh) | 2020-06-09 |
| CN111254325B true CN111254325B (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=70950999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010073822.8A Ceased CN111254325B (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111254325B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112853170A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-28 | 华劲新材料研究院(广州)有限公司 | 一种高强高韧铝合金及其制备方法 |
| CN113737070A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-03 | 广东隆达铝业有限公司 | 一种高屈服强度铸造铝合金及其制备方法 |
| CN113755722A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-07 | 隆达铝业（顺平）有限公司 | 一种高强韧免热处理铝合金材料及制备方法 |
| CN114015916A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-08 | 隆达铝业（顺平）有限公司 | 一种高强韧结构件用铝镁合金材料及制备方法 |
| CN113930646B (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-11 | 宁波合力科技股份有限公司 | 一种免处理铝合金及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109234581A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 安徽工程大学 | 一种发动机缸体用高硅铝合金材料及其制备方法 |
| CN109943754A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-28 | 帅翼驰新材料集团有限公司 | 一种铸造铝合金的制备方法 |
| CN110343918A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-18 | 华为技术有限公司 | 高导热铝合金材料及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003027169A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-29 | Yamaha Motor Co Ltd | アルミニウム合金およびアルミニウム合金鋳物品 |
| KR20030051051A (ko) * | 2001-12-20 | 2003-06-25 | 현대자동차주식회사 | 실린더헤드의 강도 및 고주파피로 특성이 개선된 합금조성물 |
| CN106048332B (zh) * | 2016-08-10 | 2017-07-28 | 天津立中合金集团有限公司 | 航天薄壁铸件用铝合金材料及其制备方法 |
| CN108359855A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-03 | 江苏恒昌铸造科技有限公司 | 一种铝压铸合金以及其制造工艺 |
| CN109355518A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-02-19 | 隆达铝业（顺平）有限公司 | 一种高强度亚共晶Al-Si-Cu合金生产工艺 |
| CN110129630B (zh) * | 2019-05-24 | 2020-07-31 | 珠海市润星泰电器有限公司 | 一种高强韧薄壁结构件铸造铝合金及其制备方法 |
| CN110629079A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-31 | 江苏铭利达科技有限公司 | 用于新能源汽车的铝合金材料 |
-
2020
- 2020-01-22 CN CN202010073822.8A patent/CN111254325B/zh not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109234581A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-18 | 安徽工程大学 | 一种发动机缸体用高硅铝合金材料及其制备方法 |
| CN109943754A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-28 | 帅翼驰新材料集团有限公司 | 一种铸造铝合金的制备方法 |
| CN110343918A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-18 | 华为技术有限公司 | 高导热铝合金材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111254325A (zh) | 2020-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111254325B (zh) | 一种薄壁结构件铸造用高性能铝合金及其制备方法 | |
| CN103031473B (zh) | 高韧性Al-Si系压铸铝合金的加工方法 | |
| CN102978488B (zh) | 用于汽车保险杠的铝合金型材生产工艺 | |
| CN102943193B (zh) | 硬质铝合金铸锭的精粒细化加工工艺 | |
| CN109295351B (zh) | 一种压铸铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN113737070A (zh) | 一种高屈服强度铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN103103370A (zh) | 用于刹车片铝合金型材生产工艺 | |
| CN112680615B (zh) | 高强韧压铸铝合金材料的制备方法、热处理方法和压铸方法 | |
| CN102888540B (zh) | 高热交换效率空调器用铝箔及其制造方法 | |
| CN111440974B (zh) | 一种高强度铝合金及其制造方法 | |
| JP2002294383A (ja) | 塑性加工用アルミニウム合金鋳塊、塑性加工用アルミニウム合金鋳塊の製造方法、アルミニウム合金塑性加工品の製造方法およびアルミニウム合金塑性加工品 | |
| CN102965553A (zh) | 用于汽车保险杠的铝合金铸锭及其生产工艺 | |
| CN106435298A (zh) | 一种应用在汽车铝合金箱体型材的铝合金及其制备方法 | |
| CN112430767B (zh) | 一种大规格空心铸锭及铸锭方法 | |
| CN114438380A (zh) | 免热处理高韧性AlSi铝合金及其制备方法 | |
| CN113649415A (zh) | 一种高强度铝合金焊丝制备工艺 | |
| CN112522557B (zh) | 一种高强韧压铸铝合金材料 | |
| WO2012027989A1 (zh) | 铝-锆-碳中间合金在镁及镁合金变形加工中的应用 | |
| CN110983119B (zh) | 一种高强高导热压铸铝合金材料及其制备方法 | |
| CN112159917A (zh) | 一种大规格高纯均质细晶铝合金铸锭及铸造方法 | |
| CN113322402B (zh) | 一种高强度耐腐蚀变形镁合金 | |
| CN111041298A (zh) | 一种高强度超硬6061铝合金棒 | |
| CN116254442A (zh) | 一种高屈服强度铸造Al-Si合金及其制备方法 | |
| CN111961896B (zh) | 一种铝合金铸件的制备方法 | |
| JP3696844B2 (ja) | 半溶融成型性に優れたアルミニウム合金 |
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 | ||
| IW01 | Full invalidation of patent right |
Decision date of declaring invalidation: 20230815 Decision number of declaring invalidation: 563038 Granted publication date: 20210831 |