CN111690850A - 一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺 - Google Patents

一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111690850A
CN111690850A CN202010677888.8A CN202010677888A CN111690850A CN 111690850 A CN111690850 A CN 111690850A CN 202010677888 A CN202010677888 A CN 202010677888A CN 111690850 A CN111690850 A CN 111690850A
Authority
CN
China
Prior art keywords
furnace
aluminum alloy
temperature
alloy
aluminum
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.)
Pending
Application number
CN202010677888.8A
Other languages
English (en)
Inventor
程汉明
姜鹏飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong Hongjin Metal Aluminum Industry Co ltd
Original Assignee
Nantong Hongjin Metal Aluminum Industry Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong Hongjin Metal Aluminum Industry Co ltd filed Critical Nantong Hongjin Metal Aluminum Industry Co ltd
Priority to CN202010677888.8A priority Critical patent/CN111690850A/zh
Publication of CN111690850A publication Critical patent/CN111690850A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
    • 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
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，属于共晶铝合金材料制备技术领域。本发明通过精确控制铝合金的合金元素成分，并添加Al‑Ti‑B以及Al‑V中间合金，复合进行细化变质处理，在线实时监控铝液温度并利用机械循环泵实时保证铝液循环搅拌，保证合金元素成分均匀一致，以及结合相应热处理工艺，最终达成优秀的机械性能指标。

Description

一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺
技术领域
本发明属于共晶铝合金材料制备技术领域，尤其与一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺有关。
背景技术
市场上面常规汽车发动机压铸铝合金都是利用再生铝原材料进行生产制造，不可避免产生较多的内在氧化杂质与疏松，对于铝合金的机械性能产生直接影响，因此急需开发既能实现批量压铸成形 又具有优良机械性能的铸造铝合金材料以满足日益苛刻汽车行业的需求。铸造铝合金中的硅可提高合金流动性，但随着硅含量的提高，合金机械性能随之下降，这主要是因为硅在 α-Al基体中的固溶度增加，且随着硅含量的进一步增加，组织中的共晶硅数量增加，尺寸变得粗大，未经过变质处理的合金，其初晶Si都是以板片状存在，严重割裂了基体，使机械性能显著降低；板块与板块之间的结合很弱，导致加工性能较差，失去了使用价值。为了保持Al-Si-Cu合金的固有优点，又能使力学性能、延伸率和加工性能大幅度提高，必须精确控制合金化元素区间，变质细化处理工艺以及热处理工艺。因此，高屈服强度铸造铝合金开发的难点在于，通过合金设计和组织调控保证合金良好流动性与加工性的同时仍具有高屈服强度。因此研究既有良好的机械性能又兼具良好流动性的共晶型铝硅铜合金具有广阔的应用前景和经济效益。目前采用常规生产主要通过降低少量硅含量，牺牲一部分流动性性能，以及采用Al-Sr中间合金利用对 AlSi9Cu3（Fe)合金共晶硅进行变质处理，均可以有效提高合金的机械性能，但是也只能达到抗拉强度UTS（290-310mpa）左右，屈服强度Rp0.2（120-170mpa）左右，断后伸长率A（3.0.-4.5％）无法做到抗拉强度UTS≥350，屈服强度Rp0.2≥250，断后伸长率A≥5％，同时由于Sr元素极容易氧化产生氧化物杂质以及烧损严重，Sr元素有效残余量衰减厉害，同时析氢严重，产品疏松严重，导致产品内部疏松严重，进而产品机械性能不能稳定保持，很不利于产品精密压铸成型。
发明内容
针对上述背景技术存在的问题，本发明旨在提供一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，本发明通过精确控制铝合金的合金元素(Mg，Cu，Zn，Si，Ti，Fe）成分，并添加Al-Ti-B以及Al-V中间合金，复合进行细化变质处理，在线实时监控铝液温度并利用机械循环泵实时保证铝液循环搅拌，保证合金元素成分均匀一致，以及结合相应热处理工艺，最终达成优秀的机械性能指标。
为此，本发明采用以下技术方案：一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，其特征是包括以下制备步骤：
第一步，备料，按照共晶铝合金材料的配方中各个成分的质量百分比准备原材料，材料配方包括Cu2.5-3.5%、Si8.5%-10.5%、Mn0.4-0.5%、Mg0.2-0.30%、Fe0.6%-0.85%、Zn0.6-1.0%、Na0-20ppm、Ca0-25ppm、Ti0.1-0.2%、V0.05-0.15%、Al余量；
第二步，熔解，将原材料倒入熔炼炉中升温熔解，温度为700℃-720℃，充分形成铝液，接着将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中，温升至740℃-780℃，依次加入Si合金元素，待完全充分熔解后均匀搅拌10min，搅拌过程中温度保持不变；
第三步，第一次除渣除气，将炉温控制在至740℃-760℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中，保持15-20min；
第四步，扒去浮渣，变质处理，将炉温升至760℃-800℃，加入变质剂，保持20-30min；
第五步，第二次除渣除气，将炉温控制至760℃-800℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中，保持15-20min；
第六步，扒去浮渣，关闭炉门，进行静置处理，静置时间控制在20-40min；
第七步，细化处理，将炉温控制至760℃-800℃，加入Al-V，保持一定时间；
第八步，炉内在线利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌，可以有效保证炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀，以达到合金元素成分是均匀一致；
第九步，GBF在线除气处理，严格控制好转速与氩气压力，经过专用两级过滤箱体，高温铝合金液经过充分过滤，可以将20um直径以上异物完全净化处理掉，而后进行铸锭，严格控制进入分配器铝液温度，在得到铝合金材料；
第十步，压铸与热处理工艺处理。
作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。
所述的变质剂为稀土Al-RE或稀土Al-Ti-B，通过添加稀土Al-RE，RE残余量在0.015-0.025%，同样可以达到提高铝合金机械性能
所述的第十步具体步骤为：将铝合金材料压铸的试样用常温水冷却，然后将其放置于室外存放至少7天，然后将试样在常温下放入热处理炉，炉内升温至200℃，保温一段时间，90min，取出试样进行性能测试。
本发明可以达到以下有益效果：本发明通过精确控制铝合金的合金元素并添加Al-Ti-B以及Al-V中间合金，复合进行细化变质处理，在线实时监控铝液温度并利用机械循环泵实时保证铝液循环搅拌，保证合金元素成分均匀一致，以及结合相应热处理工艺，最终达成优秀的机械性能指标，Ti与V元素不存在氧化与烧损现象，而且不存在析氢现象，具备长效稳定的效果，同时热处理工艺精确可靠，高效，产品性能得到有效保证，具备高效，快捷的优秀特点。
具体实施方式
一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，包括以下制备步骤：
第一步，备料，按照共晶铝合金材料的配方中各个成分的质量百分比准备原材料，材料配方包括Cu2.5-3.5%、Si8.5%-10.5%、Mn0.4-0.5%、Mg0.2-0.30%、Fe0.6%-0.85%、Zn0.6-1.0%、Na0-20ppm、Ca0-25ppm、Ti0.1-0.2%、V0.05-0.15%、Al余量；
第二步，熔解，将原材料倒入熔炼炉中升温熔解，温度为700℃-720℃，充分形成铝液，接着将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中，温升至740℃-780℃，依次加入Si合金元素，待完全充分熔解后均匀搅拌10min，搅拌过程中温度保持不变；
第三步，第一次除渣除气，将炉温控制在至740℃-760℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中，保持15-20min；
第四步，扒去浮渣，变质处理，将炉温升至760℃-800℃，加入Al-Ti-B变质剂，保持20-30min；
第五步，第二次除渣除气，将炉温控制至760℃-800℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中，保持15-20min；
第六步，扒去浮渣，关闭炉门，进行静置处理，静置时间控制在20-40min；
第七步，细化处理，将炉温控制至760℃-800℃，加入Al-V，保持20-30min；
第八步，炉内在线利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌，可以有效保证炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀，以达到合金元素成分是均匀一致；
第九步，GBF在线除气处理，严格控制好转速与氩气压力，经过专用两级过滤箱体，高温铝合金液经过充分过滤，可以将20um直径以上异物完全净化处理掉，而后进行铸锭，严格控制进入分配器铝液温度，在得到铝合金材料；
第十步，压铸与热处理工艺处理，具体步骤为：将铝合金材料压铸的试样用常温水冷却，然后将其放置于室外存放至少7天，然后将试样在常温下放入热处理炉，炉内升温至200℃，保温90min，取出试样进行性能测试。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，其特征在于包括以下制备步骤：
第一步，备料，按照共晶铝合金材料的配方中各个成分的质量百分比准备原材料，材料配方包括Cu2.5-3.5%、Si8.5%-10.5%、Mn0.4-0.5%、Mg0.2-0.30%、Fe0.6%-0.85%、Zn0.6-1.0%、Na0-20ppm、Ca0-25ppm、Ti0.1-0.2%、V0.05-0.15%、Al余量；
第二步，熔解，将原材料倒入熔炼炉中升温熔解，温度为700℃-720℃，充分形成铝液，接着将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中，温升至740℃-780℃，依次加入Si合金元素，待完全充分熔解后均匀搅拌，搅拌过程中温度保持不变；
第三步，第一次除渣除气，将炉温控制在至740℃-760℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中；
第四步，扒去浮渣，变质处理，将炉温升至760℃-800℃，加入变质剂；
第五步，第二次除渣除气，将炉温控制至760℃-800℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中；
第六步，扒去浮渣，关闭炉门，进行静置处理，静置；
第七步，细化处理，将炉温控制至760℃-800℃，加入Al-V，保持一定时间；
第八步，炉内在线利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌，可以有效保证炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀，以达到合金元素成分是均匀一致；
第九步，GBF在线除气处理，严格控制好转速与氩气压力，经过专用两级过滤箱体，高温铝合金液经过充分过滤，将20um直径以上异物完全净化处理掉，而后进行铸锭，严格控制进入分配器铝液温度，在得到铝合金材料；
第十步，压铸与热处理工艺处理。
2.根据权利要求1所述的一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，其特征在于：所述的变质剂为稀土Al-RE或稀土Al-Ti-B，通过添加稀土Al-RE，RE残余量在0.015-0.025%，同样可以达到提高铝合金机械性能。
3.根据权利要求1或2所述的一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，其特征在于：所述的第十步具体步骤为：将铝合金材料压铸的试样用常温水冷却，然后将其放置于室外存放至少7天，然后将试样在常温下放入热处理炉，炉内升温至200℃，保温一段时间，取出试样进行性能测试。
CN202010677888.8A 2020-07-15 2020-07-15 一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺 Pending CN111690850A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010677888.8A CN111690850A (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010677888.8A CN111690850A (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111690850A true CN111690850A (zh) 2020-09-22

Family

ID=72486023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010677888.8A Pending CN111690850A (zh) 2020-07-15 2020-07-15 一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111690850A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113549790A (zh) * 2021-07-26 2021-10-26 吉林大学 一种高性能Al-Ti-V-B合金细化剂及其制备方法和应用
CN114438380A (zh) * 2022-01-26 2022-05-06 南通鸿劲金属铝业有限公司 免热处理高韧性AlSi铝合金及其制备方法
CN114752825A (zh) * 2022-03-23 2022-07-15 南通鸿劲金属铝业有限公司 一种高硬度耐磨铝合金材料及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003138357A (ja) * 2001-11-01 2003-05-14 Kyushu Mitsui Alum Kogyo Kk 輸送機器用アルミニウム合金の半溶融成型ビレットの製造方法
JP2006322032A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Toyota Central Res & Dev Lab Inc セミソリッド鋳造用アルミニウム合金、並びにアルミ合金鋳物とその製造方法
EP1978120A1 (de) * 2007-03-30 2008-10-08 Technische Universität Clausthal Aluminium-Silizium-Gussleglerung und Verfahren zu Ihrer Herstellung
US20110126947A1 (en) * 2008-07-30 2011-06-02 Rio Tinto Alcan International Limited Casting made from aluminium alloy, having high hot creep and fatigue resistance
CN108441721A (zh) * 2018-05-22 2018-08-24 南通鸿劲金属铝业有限公司 一种共晶铝合金材料
CN108677070A (zh) * 2018-05-22 2018-10-19 南通鸿劲金属铝业有限公司 一种过共晶铝合金材料
CN109735748A (zh) * 2019-01-31 2019-05-10 中国兵器科学研究院宁波分院 一种耐热铸造铝合金活塞材料及其制备方法
CN110527883A (zh) * 2019-09-18 2019-12-03 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 一种含Cu-Mn-Mg的耐高温铸造铝合金及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003138357A (ja) * 2001-11-01 2003-05-14 Kyushu Mitsui Alum Kogyo Kk 輸送機器用アルミニウム合金の半溶融成型ビレットの製造方法
JP2006322032A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Toyota Central Res & Dev Lab Inc セミソリッド鋳造用アルミニウム合金、並びにアルミ合金鋳物とその製造方法
EP1978120A1 (de) * 2007-03-30 2008-10-08 Technische Universität Clausthal Aluminium-Silizium-Gussleglerung und Verfahren zu Ihrer Herstellung
US20110126947A1 (en) * 2008-07-30 2011-06-02 Rio Tinto Alcan International Limited Casting made from aluminium alloy, having high hot creep and fatigue resistance
CN108441721A (zh) * 2018-05-22 2018-08-24 南通鸿劲金属铝业有限公司 一种共晶铝合金材料
CN108677070A (zh) * 2018-05-22 2018-10-19 南通鸿劲金属铝业有限公司 一种过共晶铝合金材料
CN109735748A (zh) * 2019-01-31 2019-05-10 中国兵器科学研究院宁波分院 一种耐热铸造铝合金活塞材料及其制备方法
CN110527883A (zh) * 2019-09-18 2019-12-03 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 一种含Cu-Mn-Mg的耐高温铸造铝合金及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113549790A (zh) * 2021-07-26 2021-10-26 吉林大学 一种高性能Al-Ti-V-B合金细化剂及其制备方法和应用
CN114438380A (zh) * 2022-01-26 2022-05-06 南通鸿劲金属铝业有限公司 免热处理高韧性AlSi铝合金及其制备方法
CN114752825A (zh) * 2022-03-23 2022-07-15 南通鸿劲金属铝业有限公司 一种高硬度耐磨铝合金材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021098044A1 (zh) 一种高性能半固态压铸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
CN111690850A (zh) 一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺
CN111155000A (zh) 一种用于压铸薄壁件的急速热处理强化高强韧铝合金材料及其制备方法和应用
WO2021155648A1 (zh) 6系铝合金及其制备方法，移动终端
CN108300884B (zh) 一种亚共晶Al-Mg2Si合金的变质及细化方法
CN104046852A (zh) 一种高寒动车组用铝型材及其制备方法
CN114086027A (zh) 一种抗高温软化的Cu-Ni-Sn系高强高弹铜合金及其制备方法
CN113846252A (zh) 高导热AlSi合金制备方法
CN111321324B (zh) 一种高韧性高导热压铸铝合金及其制备方法
CN109825747A (zh) 一种低成本高挤压性易切削含铋铝合金及其制备方法
CN111041298A (zh) 一种高强度超硬6061铝合金棒
CN114703409B (zh) 一种高强度耐腐蚀铝合金及其铸造方法
CN113913657B (zh) 一种微纳TiB2颗粒增强高强铝基复合材料及其双级固溶热处理工艺
CN113005315B (zh) 一种高效Al-10Sr中间合金的制备方法
CN112746210B (zh) 一种多元微合金化镁合金及其制法和板材挤压成形工艺
CN115287511A (zh) 一种7020超硬铝合金型材及制备方法
CN110951983B (zh) 一种细化2618铝合金铸态晶粒组织的方法
CN109943738B (zh) 一种含铝高模量稀土镁合金及其制备方法
CN111057889A (zh) 一种压铸铝合金材料的制备方法
CN108070755B (zh) 一种含钐和钇的耐腐蚀压铸铝合金的制备方法
CN108220704B (zh) 一种含镨和镱的耐腐蚀压铸铝合金的制备方法
CN112522559A (zh) 一种高抗晶间腐蚀飞机起落架铝合金及其制备方法
CN111074118A (zh) 一种细晶粒6063铝合金棒
CN114293073B (zh) 一种铝基材料及其制备方法和应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200922