CN113373352A - 一种高压铸造的铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种高压铸造的铝合金及其制作方法，所述高压铸造的铝合金包括：6.0～7.5重量％的硅；0.02～0.25重量％的铁；0.15～0.6重量％的镁；最多0.8重量％的铜；最多0.1重量％的锰；最多0.1重量％的锌；预定重量％的铬、钒、钼三种元素总和，其中(钒、钼、铬)重量％与铁的重量％比例大于1.5:1，且不超过3：1；单个杂质元素最多0.03重量％，其余为铝。
Description
技术领域
本发明涉及一种压铸铝合金，尤其涉及一种高压铸造的铝合金及其制备方法。
背景技术
铸造成型技术是金属材料零部件最为常用的成型方法之一，广泛用于目前各个行业。压铸铝合金部件是最为常见的铸件部件，其具有轻量化，结构复杂，易回收、成本 低等优点。
目前汽车结构件，为满足后道工序SPR铆接，需要满足产品本体延伸率大于10％，市面上常见的工艺用SF36材料进行T7处理。经过T7处理后，铝合金材料的抗拉强度 大于180Mpa，屈服强度大于120Mpa，且延伸率大于10％。但是在整个生产过程中，投 入成本高，过程繁琐，热处理导致一次性满足对应的物理性能的铝合金材料合格率低。
发明内容
本发明的一个优势在于提供一种高压铸造的铝合金及其制备方法，其中所述高压铸 造的铝合金在铸态时>120MPa的拉伸屈服极限Rp0.2，同时>10.0％的断裂延伸率 A，>230MPa的抗拉强度Rm，其能够用于制作结构复杂的结构件，尤其是所述高压铸造 的铝合金不需要热处理。
本发明的一个优势在于提供一种高压铸造的铝合金及其制备方法，其中所述高压铸 造的铝合金具有良好的组织均匀性，尤其是成分可控的均匀微观组织，以使得所述高压铸造的铝合金具有良好的机械性能，与此同时，所述高压铸造的铝合金铸造性能，在模 具填充时不会粘模并具有良好的凝固特性。
为达到本发明以上至少一个优势，本发明提供一种高压铸造的铝合金，所述高压铸 造的铝合金包括：
6.0～7.5重量％的硅；
0.02～0.25重量％的铁；
0.15～0.6重量％的镁；
最多0.8重量％的铜；
最多0.1重量％的锰；
最多0.1重量％的锌；
预定重量％的铬、钒、钼三种元素总和，其中(钒、钼、铬)重量％与铁的重量％比例大于1.5:1，且不超过3：1；
单个杂质元素最多0.03重量％，其余为铝。
根据本发明一实施例，所述(钒、钼、铬)重量％与铁的重量％比例为2:1。
根据本发明一实施例，所述高压铸造的铝合金还包括0.05～0.15重量％的钛。
根据本发明一实施例，所述高压铸造的铝合金还包括0.01～0.02重量％的锶。
根据本发明一实施例，所述高压铸造的铝合金包括0.1～0.15重量％的铁。
根据本发明一实施例，所述高压铸造的铝合金包括0.001重量％以上的锰。
根据本发明一实施例，所述高压铸造的铝合金包括0.001重量％以上的铜。
根据本发明一实施例，所述高压铸造的铝合金包括0.002重量％以上的锌。
根据本发明一实施例，所述高压铸造的铝合金包括最多0.4重量％的(钒、钼、铬)。
根据本发明一实施例，本发明提供一种高压铸造的铝合金的制作方法，所述高压铸 造的铝合金的制作方法包括：
按照预定的顺序，熔融如上所述高压铸造的铝合金的各个组分，其中铝液温度控制 在710～730℃之间；
降低铝液至730℃，并精炼变质除气所述滤液；和
静止预定时间后，压铸以形成所述高压铸造的铝合金。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选 实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没 有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
依本发明一较佳实施例的一种高压铸造的铝合金将在以下被详细地阐述，其中所述 高压铸造的铝合金包括：
6.0～7.5重量％的硅；
0.02～0.25重量％的铁；
0.15～0.6重量％的镁；
最多0.8重量％的铜；
最多0.1重量％的锰；
最多0.1重量％的锌；
0.05～0.15重量％的钛；
0.01～0.02重量％的锶；
最多0.4重量％的铬、钒、钼三种元素总和，单个杂质元素最多0.03重量％，其余为铝。
尤其值得一提的是，(钒、钼、铬)与铁的比例大于1.5:1，优选为2:1，但是不能 超过3：1。可以理解的是，高压铸造铝合金中，通过加入低最多0.25重量％的铁可以使 高压铸造铝合金在铸造过程中，避免粘模的发生。
钒、钼、铬中任一元素的加入可以避免形成粗大的片状AlFeSi相，一旦加入的(钒、钼、铬)与铁的比例没有控制好，则粗大的片状AlFeSi相势必会降低最终形成的所述高 压铸造铝合金的塑性，从而使得所述高压铸造铝合金的断裂延伸率等机械性能无法满足 对应的要求。
此外，由于(钒、钼、铬)与铁的比例大于1.5:1且不超过3:1，因此可以在制作铝 合金过程中形成四元AlSi(Gr、V、Mo)Fe相，该相能够使得晶粒呈细小的颗粒状，进 而提高铸造铝合金的延伸率。
此外，在上述实施例中，所述高压铸造的铝合金中，硅在高压铸造的铝合金中的份额为6.0～7.5重量％，该区间范围内的压铸铝合金属于亚共晶铝合金，在压铸后具有优 良的自然时效性和良好的流动性，且凝固收缩率低，铸件热裂倾向极小。
铁在高压铸造铝合金中的份额最多0.25重量％，铁在该范围内。优选0.1～0.15重量％。且铁含量增加能提高铸造铝合金的强度，但会降低铸造铝合金的塑性。铁含量太 低，在大型结构件压铸过程中，会因铝液和模具的亲和力，而产生粘模情况。
0.15～0.6重量％的镁、最多0.8重量％的铜、最多0.1重量％的锰、最多0.1重量％的锌都能够在制作铝合金时起到强化作用，从而提高所述高压铸造的铝合金在铸态时的拉伸屈服极限Rp0.2和抗拉强度Rm。
尤其是在以上提到的高压铸造铝合金中，镁在压铸铝合金中的份额为0.15～0.6重 量％时，镁能够增强合金的强度和硬度，因为铝硅合金中加入少量镁可以形成Mg2Si相，可以随材料性能的实用需求调整镁的具体含量，但镁含量增加的同时会降低延伸率。据 试验得知，每提高0.1％的镁含量，抗拉强度和屈服强度相应增加5Mpa～10Mpa以内， 但延伸率会降低1％～2.5％。
铜在铸造铝合金中的份额为最多0.8重量％，铜与铝基体生成Al2Cu，与铝基体固溶， 提高强度。适量的铜在满足腐蚀条件下，经烘烤后强度提升更高。
钛在铸造铝合金中的份额为0.05～0.15重量％，钛与铝生产ALTi3，能起到细化晶粒 的效果，但钛含量增加会导致铝液在静止时偏聚沉淀，并且会降低产品的疲劳强度。
而加入的锶，可对共晶硅的形态进行变质处理，避免了粗大的片状硅相产生。换句话说，加入锶后，能够形成细小的棒状共晶硅组织。由此，变质过后的共晶硅对铸件产 品的机械性能影响很大，特别是能大幅提升断裂延伸率。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种高压铸造铝合金的制作方法，其中所 述高压铸造铝合金的制作方法包括：
1)备料和炉子清理：根据合金成分比例备料，料备完炉子需要清洗干净，合金元素以纯合金或中间合金形式加入。例如Cu元素以Al-Cu中间合金形式加入，Si元素以单 质3303硅形式加入，Mg元素以纯Mg锭形式加入，Mn元素是以Al-Mn中间合金形式 加入，Ti元素以Al-Ti中间合金形式加入，V/Cr/Mo元素以中间合金形式加入，Sr元素以 Sr中间合金形式加入；
2)熔化铝锭：纯铝锭表面清洁干净后，将纯铝锭和3303硅放入电阻坩埚内进行加热熔炼，铝液温度控制在710～730℃之间；
3)加入中间合金：待铝液温度达到720℃时，将烘干后的Al-Cu中间合金、镁锭、Al-Ti等其余中间合金加入到铝液中，铝液升温至740℃，保温15分钟，保证加入的中 间合金全部熔化；
4)精炼变质除气：铝液温度降低至730℃时，开始用移动式旋转除气机将铝合金专用稀土精炼剂压入进行精炼，在精炼时加入铝锶中间合金，精炼时间30分钟，然后扒 渣，静止1小时，静止后用在线侧氢仪检测含气量，达到0.15ml/100g以下时，可进行 压铸，未达到要求，则继续以上精炼变质除气工艺。
压铸生产验证：
1)生产设备及辅助配件：280T力劲压铸机，自动给汤机，模温机，品牌真 空机，市面上压铸结构件专用进口脱模剂，进口颗粒珠，3mm*80mm*250mm自 制试片模具，50mm冲头及熔杯；
2)压铸工艺控制：压铸铝液温度控制在680-690℃，模温机温度控制在160～170℃， 高速速度控制在2.7-2.9m/S，真空度控制在10～40mbar之间，增压压力65Mpa；
3)以下为不同成分配比压铸试片按照GBT228标准试片线切割后，用三思拉力机，进口引伸计测试性能。
通过上述制备工艺制作分别制作了五个实施例的所述高压铸造的铝合金，并对其性 能进行检测，具体可见下表1
表1
本领域的技术人员应理解，上述描述本发明的实施例只作为举例而并不限制 本发明。本发明的优势已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实 施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形 或修改。
Claims (10)
1.一种高压铸造的铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金包括：
6.0～7.5重量％的硅；
0.02～0.25重量％的铁；
0.15～0.6重量％的镁；
最多0.8重量％的铜；
最多0.1重量％的锰；
最多0.1重量％的锌；
预定重量％的铬、钒、钼三种元素总和，其中(钒、钼、铬)重量％与铁的重量％比例大于1.5:1，且不超过3：1；
单个杂质元素最多0.03重量％，其余为铝。
2.根据权利要求1所述高压铸造的铝合金，其特征在于，所述(钒、钼、铬)重量％与铁的重量％比例为2:1。
3.根据权利要求1或2所述高压铸造铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金还包括0.05～0.15重量％的钛。
4.根据权利要求1或2所述高压铸造铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金还包括0.01～0.02重量％的锶。
5.根据权利要求1或2所述高压铸造铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金包括0.1～0.15重量％的铁。
6.根据权利要求1或2所述高压铸造铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金包括0.001重量％以上的锰。
7.根据权利要求1或2所述高压铸造铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金包括0.001重量％以上的铜。
8.根据权利要求1或2所述高压铸造铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金包括0.002重量％以上的锌。
9.根据权利要求1或2所述高压铸造铝合金，其特征在于，所述高压铸造的铝合金包括最多0.4重量％的(钒、钼、铬)。
10.一种高压铸造的铝合金的制作方法，其特征在于，所述高压铸造的铝合金的制作方法包括：
按照预定的顺序，熔融如权利要求1至9的高压铸造的铝合金的各个组分，其中铝液温度控制在710～730℃之间；
降低铝液至730℃，并精炼变质除气所述滤液；和
静止预定时间后，压铸以形成所述高压铸造的铝合金。
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