CN113025854A

CN113025854A - 一种高铁含量铸造铝合金

Info

Publication number: CN113025854A
Application number: CN202110173266.6A
Authority: CN
Inventors: 徐佐; 张振栋; 王巍; 王立生; 杨立国; 刘海峰; 刘春海
Original assignee: CITIC Dicastal Co Ltd
Current assignee: CITIC Dicastal Co Ltd
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2021-06-25

Abstract

一种高铁含量铸造铝合金，包括质量百分比为：Si：6.50%～7.50%，Mg：0.25%～0.45%，Ti：0.10%～0.15%，Sr：0.0150%～0.030%，Fe:0.20%～0.35%，Mn:0.12%～0.25%，Cr：0.15%～0.30%，余量为Al。本发明的高Fe含量铸造铝合金，Fe含量的质量百分比在0.20%~0.25%，添加了Cr与Mn元素，显微组织中Fe相为汉字状α‑Fe相，无针状或片状β‑Fe相，弱化了应力集中对基体的影响，降低了Fe对铸造铝合金的性能影响。

Description

一种高铁含量铸造铝合金

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体地说是一种高铁含量铸造铝合金。

背景技术

Fe是铝合金熔体中的一种天然杂质，是在制造原铝时产生的。通常，原生铝金属中的平均含铁量约为0.07-0.10wt.％，该含量是熔融铝合金中的基本Fe含量，所有进一步的熔炼行为都会增加铝液中的Fe含量。在液态条件下，Fe可以无限固溶于铝合金熔体中。当熔体中含有一定量的Fe(<1wt.％) 时可以有效地改善与钢制模具的亲和力，降低粘模倾向，这也是高压铸造合金中含有一定量Fe的原因。然而，Fe的存在会显著降低延伸率。即使通过热处理，延伸率的改善也相当有限。采用重力、低压和差压铸造生产的底盘部件，对其延伸率要求较高(>6％)，相应地对Fe含量的要求更为严格(<0.15 wt.％)。因而，无论是采用高压铸造还是重力、低压和差压铸造生产的结构部件，均对Fe含量具有严格的限制。

尽管Fe在液态铝及其合金中具有很高的溶解度，但它在固体中的溶解度很小，因此在其凝固过程中主要与其它合金元素结合形成不同形态、多种类型的金属间化合物。在熔体中不含Si的情况下，主要形成Al3Fe和Al6Fe。但是当熔体中存在Si时，优先形成相为Al8Fe2Si(称为α相)和Al5FeSi(称为β相)。如果Mg与Si并存，则可以形成另一种称为π相的Al8FeMg3Si6。含铁金属间化合物在Al-Si合金中的组织特征非常明显，通常可以在显微镜下通过其形状(形态)和颜色来区分。两种所谓的α相均呈类似“汉字”的形态，但Al15(Fe，Mn)3Si2形式的α相也可能呈现出的块状形式。π相也呈类似“汉字”的形态，但并非总是与β相紧密相连。β相的主要形态为片状，在二维的显微形貌中多呈针状。

将Fe从铝合金熔体分离出去是比较困难的，在工业上的实际应用并不多，而且这种方法成本太高；通过合金化方法能够控制凝固过程中富Fe相的析出形貌及数量，减少合金中针状铁相(β-Fe相)，并促进其向骨骼状或者汉字状α-Fe相转变，达到控制性能损伤的目的。

常用的合金元素包括Mn，Cr，Be，Mo，和RE都能够不同程度的将片状或者针状β-Fe相转化为对基体危害很小的α-铁相。合金元素的添加并不能完全消除Fe相的有害作用，只是能够在一定程度上控制其对性能的损伤。随着合金元素加入量的增加，会使得富Fe相在合金中的含量增多，超过一定限度会形成沉淀相，从而损伤铸造和力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高铁含量铸造铝合金，通过向铝硅合金中加入合金元素，促使α-Fe相生长，尽可能多地将β-Fe相转化为α-Fe相，改善针状铁相的形貌，以此来提高铝硅合金的机械性能。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高铁含量铸造铝合金，包括质量百分比为：Si：6.50％～7.50％，Mg： 0.25％～0.45％，Ti：0.10％～0.15％，Sr：0.0150％～0.030％，Fe:0.20％～0.35％， Mn:0.12％～0.25％，Cr：0.15％～0.30％，余量为Al。

在一些实施例中，还包括杂质，所述杂质总量的质量百分比小于0.10％。

在一些实施例中，单个杂质的质量百分比小于0.02％。

在一些实施例中，经T6热处理后，金相组织中Fe相为汉字状的α-Fe相。

在一些实施例中，所述α-Fe相包括α-Al13(Fe,Cr)4Si4，Al15(Fe,Mn)3Si2， Al12(Fe,Mn,Cr)3Si2中的至少一种。

在一些实施例中，所述铝合金用于机动车底盘部件。

相对于现有技术，本发明所述的高铁含量铸造铝合金具有以下优势：

本发明的材料是高Fe含量的铸造铝合金，Fe含量的质量百分比在0.20％～0.25％，添加了Cr与Mn元素，显微组织中Fe相为汉字状α-Fe相，无针状或片状β-Fe相，弱化了应力集中对基体的影响，降低了Fe对铸造铝合金的性能影响。

根据本发明所述铸造铝合金铸造的部件在经T6热处理后，其延伸率与 A356铝合金Fe含量的质量百分比在0.10％～0.20％时的相比，不会降低。

附图说明

在附图中：

图1是本发明高铁含量铸造铝合金的金相组织示意图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高铁含量铸造铝合金，包括质量百分比为：Si：6.50％～7.50％，Mg： 0.25％～0.45％，Ti：0.10％～0.15％，Sr：0.0150％～0.030％，Fe:0.20％～0.35％， Mn:0.12％～0.25％，Cr：0.15％～0.30％，余量为Al。还包括杂质，所述杂质总量的质量百分比小于0.10％。单个杂质的质量百分比小于0.02％。经T6热处理后(T6是一种热处理工艺，即固溶热处理后进行人工时效的状态。可以用于变形铝合金、铸造铝合金。)，金相组织中Fe相为汉字状的α-Fe相，无针状或片状β-Fe相(β-Al5FeSi)的存在。所述α-Fe相包括α-Al13(Fe,Cr)4Si4， Al15(Fe,Mn)3Si2，Al12(Fe,Mn,Cr)3Si2中的至少一种，这种α-Fe相的存在，降低了Fe相对铸造铝合金力学性能的影响。所述铝合金用于机动车底盘部件。

相对于现有技术，本发明的高铁含量铸造铝合金具有以下优势：

本发明的材料是高Fe含量的铸造铝合金，Fe含量的质量百分比在 0.20％～0.25％，添加了Cr与Mn元素，显微组织中Fe相为汉字状α-Fe相，无针状或片状β-Fe相，弱化了应力集中对基体的影响，降低了Fe对铸造铝合金的性能影响。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高铁含量铸造铝合金，其特征在于，包括质量百分比为：Si：6.50%～7.50%，Mg：0.25%～0.45%，Ti：0.10%～0.15%，Sr：0.0150%～0.030%，Fe:0.20%～0.35%，Mn:0.12%～0.25%，Cr：0.15%～0.30%，余量为Al。

2.根据权利要求1所述的高铁含量铸造铝合金，其特征在于，还包括杂质，所述杂质总量的质量百分比小于0.10%。

3.根据权利要求2所述的高铁含量铸造铝合金，其特征在于，单个杂质的质量百分比小于0.02%。

4.根据权利要求1-3任一所述的高铁含量铸造铝合金，其特征在于，经T6热处理后，金相组织中Fe相为汉字状的α-Fe相。

5.根据权利要求4所述的高铁含量铸造铝合金，其特征在于，所述α-Fe相包括α-Al13(Fe,Cr)4Si4，Al15(Fe,Mn)3Si2，Al12(Fe,Mn,Cr)3Si2中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的高铁含量铸造铝合金，其特征在于，所述铝合金用于机动车底盘部件。