CN113737070A - 一种高屈服强度铸造铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si 6.0‑6.8％、Fe0.6‑0.8％、Mg 0.5‑0.8％、Zn 12‑13％、Mn 0.2‑0.4％、Cu 3.5‑4.5％、Cr 0.06‑0.15％、Ti 0.06‑0.12％、Sr 0.05‑0.12％、Ni 0.05‑0.10％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.1％、余量为Al。本发明属于铝合金技术领域，提供一种可自然时效的高屈服强度铸造铝合金，实现了铝合金优异铸造性能和力学性能的兼顾，显著提高了抗拉强度和屈服强度。

Description

一种高屈服强度铸造铝合金及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种可自然时效的高屈服强度铸造铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金由于其比重低，性能优良，被广泛作为轻量化材料代替钢铁等材料，是国民经济中应用最为广泛的一类有色金属结构材料。通过调整所含元素成分的种类及含量，铝合金可以具有高强、高韧、高导热、抗腐蚀、高韧性等不同的性能，但由于某些性能之间存在此消彼长的关系，部分成分含量的提高可以提升相应性能，但可能同时导致另一性能的下降，无法实现各种性能的同时最佳。因此，铝合金广泛应用于汽车、通讯、交通运输、建材、国防、航天航空等不同领域，在不同领域应用时的铝合金产品配方通常不尽相同，往往需要根据特定领域对某些关键性能的高要求进行铝合金产品配方的调整和完善。

制备铝合金产品的方法，主要包括塑性加工法和压铸法；压铸法向机械加工成产品形状的模具注入铝熔融物来制造与模具相同的铸件。压铸法生产的产品具有尺寸准确等优点，因此，广泛应用于设计较复杂的汽车、电子设备、航空器部件等领域。

用于汽车等领域的铝合金在铸造后会在一定的温度下进行固溶强化处理和淬火，然后进行时效处理以获得较高的强度，这就是铝合金热处理方法中典型的T6处理。铸造铝合金往往需要经过T6处理才能获得高屈服强度，但是对于铝合金压铸件而言，由于其内部存在细微气孔，T6处理容易发生气体膨胀形成裂纹或表面气泡，导致铸件性能不能进一步提升。

现有的压铸铝合金主要为Al-Si-Cu系列合金，典型牌号有A380、ADC12等，虽然这些铝合金具有优异的铸造性能，但铝合金的机械性能，尤其是屈服强度和断裂强度难以满足目前的市场需求。CN 110938767 A公开了一种压铸铝合金，包括铝元素，以质量百分含量计，所述压铸铝合金还含有：Zn 11-20％，Si 5.0-9.0％，Cu 1.0-3.0％，Fe 0.4-0.8％，Ti0.1-0.4％，稀土元素：0.05-0.3％，Sr：0.01-0.05％，稀土元素包括：La、Pr、Ce和Nd；通过在Al-Si系铸造铝合金基础上提高Zn含量并添加混合稀土元素，提高了铝合金的强度，但拉伸强度等仍不算十分理想。

因此，提高一种既具有优异的铸造性能，同时具有良好的力学性能的铸造铝合金具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，发明人通过大量试验对铝合金的成分设计及制备方法进行摸索和优化，提供一种可自然时效的高屈服强度铸造铝合金，实现了铝合金优异铸造性能和力学性能的兼顾，显著提高了抗拉强度和屈服强度。

本发明的目的将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。

本发明提供一种高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si6.0-6.8％、Fe 0.6-0.8％、Mg 0.5-0.8％、Zn 12-13％、Mn 0.2-0.4％、Cu 3.5-4.5％、Cr0.06-0.15％、Ti 0.06-0.12％、Sr 0.05-0.12％、Ni 0.05-0.10％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.1％、余量为Al。

上述组分的组合以及各组分的质量百分含量，是发明人通过大量试验确定的。采用上述技术方案，本发明提供的高屈服强度铸造铝合金通过各组成元素及其含量的共同作用，可自然时效，其在压铸状态下最终性能(自然时效14天时的性能)可达到抗拉强度＞400MPa、屈服强度>280MPa、延伸率大于2.0％，屈服强度远高于常见的压铸铝合金A380、ADC12。

可以理解的是，本发明使用的原料可以在不明显影响纯度的情况下，含有本领域常规含量的杂质元素。为尽量减少有害杂质元素的不利影响，本发明使用纯度较高的原料，控制杂质金属元素〈0.1％。

对一些重要组分元素所起的作用介绍如下：

本发明中加入了大量的Zn，一方面，Zn在铝合金中与加入的Mg生成强化相MgZn₂，可以显著提升材料抗拉强度；另一方面，Zn在室温下Al液中的溶解度为5.16％，在275℃时Al液中的溶解度为31.6％，因此具有极强的时效作用；此外，还具有良好的自淬火性能。当然，如果加入过高含量的Zn(比如15％)会导致高温脆性大，有产生裂纹的倾向，且耐腐蚀性能也会出现一定的降低。Mg可以增加时效能，提高强度，降低比重，且具有一定的抗蚀性，但会对延伸率产生不利影响，因此，在本发明体系中的Mg含量不能太低，也不宜过高，优选Mg含量为0.5-0.8％。如果Mg含量低至0.25％，虽然可以降低对延伸率的不利影响，但会显著降低强度，导致整体性能下降。

铜是本发明中重要的强化合金元素，具有很好的固溶强化效果，且时效析出的CuAl₂有着明显的时效强化效果，可以显著提升材料强度，改善机械性能。在本发明体系中，强化效果随着Cu含量的增加而呈上升趋势，但耐腐蚀性能呈下降趋势，因此将Cu含量控制在3.5-4.5％，在显著提升材料强度的同时兼顾了耐腐蚀性。

Si在本发明中的含量较高，可降低热裂倾向，减少疏松，提高气密性，可改善抗拉强度、硬度、切削性、高温强度和流动性，但过高的Si含量(比如8％)会使延伸率明显降低。本发明体系中，通过加入铝锶钛硼合金引入少量Sr元素以及微量的B元素；Sr可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，提高铝合金综合力学性能，还可以提高铝合金的耐腐蚀性能，然而Sr的含量不宜过高，否则会产生过度变质导致性能下降；微量的B对晶粒细化具有一定的促进作用。

Fe可防止模具内壁烧结，压铸时铁含量在0.6-0.9％脱模较佳，可延长模具使用寿命；铁含量过高则会导致韧性和耐腐蚀性能下降，特别是含量超过1％后会导致韧性显著下降，并容易产生FeAl₃针状结晶，降低铝合金压铸件力学性能。Mn能改善铝合金的高温强度，也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的另一作用是能改善Fe元素形成的针状组织，减小Fe带来的有害影响，提高材料延伸率。因此，Mn在本发明体系中的含量不能太低，优选Mn含量为0.2-0.4％。Ni也可以显著改善Fe元素形成的针状组织，减小Fe带来的有害影响，提高材料延伸率。

Ti可形成金属间化合物TiAl₃粒子，成为Al的固溶体初晶a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。Cr在铝中形成金属间化合物，可细化晶粒，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，改善耐蚀性，同时可以促进Zn元素时效过程。

优选地，所述的高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si6.2-6.8％、Fe 0.6-0.7％、Mg 0.6-0.7％、Zn 12.2-12.8％、Mn 0.22-0.35％、Cu 3.6-4.2％、Cr 0.08-0.12％、Ti 0.08-0.10％、Sr 0.06-0.10％、Ni 0.06-0.09％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。

优选地，所述的高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si6.5％、Fe 0.65％、Mg 0.68％、Zn 12.8％、Mn 0.25％、Cu 4.0％、Cr 0.10％、Ti 0.09％、Sr0.08％、Ni 0.08％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。

优选地，所述的高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si6.8％、Fe 0.70％、Mg 0.65％、Zn 12.5％、Mn 0.30％、Cu 3.8％、Cr 0.12％、Ti 0.08％、Sr0.09％、Ni 0.09％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。

优选地，所述的高屈服强度铸造铝合金，所述杂质金属元素包括：Pb、Cd、Ca、Na、Sb。更优选地，Pb〈0.03％、Ca〈0.01％、Na〈0.01％、Sb〈0.01％、Cd〈0.02％。

此外，本发明还提供高屈服强度铸造铝合金的制备方法，包括如下工序：

1)选料并投料：按配方选取如下原料：铝锭、硅、铜、锌锭、镍、镁锭、锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锶钛硼合金，并对原料进行预热干燥，将大部分铝锭分批投入熔炼炉，使炉膛内均匀升温，待铝锭完全熔化后升温至725-735℃；对原料进行预热干燥，减少原料中的水分，降低氢的危害，避免熔炼过程中结晶水与铝液发生反应产生的爆炸风险；

2)合金化：控制温度在730-750℃时，分别加入硅、铜、镍、锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金，搅拌，升温至800-820℃，保持30-40min进行合金化；合金化过程中，需搅拌，优选搅拌2-4次，每次搅拌1-2min；合金化时间不宜过长，否则容易导致氧化、吸气现象严重；

3)工艺调整：合金化后，加入剩余的铝锭以及铝钛中间合金，搅拌，加入镁锭并在隔绝空气情况下熔化，搅拌，调整铝合金液温度至730-750℃；

4)精炼除渣：称取颗粒精炼剂并加入精炼设备中，调整精炼设备参数，控制喷吹颗粒精炼剂的速度为0.8-1.0kg/min，精炼设备连通压力为0.6-0.8MPa的氩气后，将颗粒精炼剂均匀喷吹入铝合金液中，静置，使颗粒精炼剂充分反应并上浮，对铝合金液表面形成的浮渣进行第一次除渣；颗粒精炼剂可采用常规市售产品，其主要成分为氯化钠和氯化钾，并含有氟铝酸钠等；

5)变质处理：向除渣后的铝合金液中加入铝锶钛硼合金，搅拌，进行变质处理；通过变质处理，有利于提升产品性能；

6)精炼除气：调整铝合金液温度至710-730℃，使用熔炼炉内旋转除气机，连通压力为0.2-0.4MPa的氩气，控制转子转速370-390r/min，氩气流量10-20m³/h；

7)第二次除渣：精炼除气后，静置，对铝合金液表面形成的浮渣进行除渣；静置15-25min，可使铝合金液中废渣上浮和/或下沉，便于除渣；

8)在线除气：铝合金液从熔炼炉沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子旋转除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定400-440r/min，氩气流量15-25L/min；

9)过滤：铝合金液经在线除气后，进入过滤池，过滤池内放置有经预热的泡沫陶瓷过滤板，使铝合金液得到净化；泡沫陶瓷过滤板可直接阻挡大尺寸杂质，并吸附小尺寸杂质，使铝合金液得到净化；

10)浇铸成型：控制铝合金液温度620-640℃，铝合金液通过分配器进入经预热的铸锭模具，调节控流阀控制铝合金液流量，采用铸锭模具底部水冷方式，得到高屈服强度铸造铝合金。

通过工序5)-9)的联合处理，可有效除渣除气，使铝合金液得到净化，铝合金液中含渣含气到达极低水平，含气量低至0.07cc/100gAl，使用3D显微镜放大42倍检查断面夹渣含渣量K40小于0.4。

优选地，所述铝锭为重熔用铝锭，所述硅为工业硅，所述铜为电解铜，所述镍为电解镍，所述锰为电解锰。

优选地，所述大部分铝锭占铝锭总质量的93-97％。通过先加入大部分铝锭，可以提高熔化效率，后续再加入剩余的铝锭可以起到降温的作用，提高降温效率，节约能耗。

优选地，所述颗粒精炼剂的用量为铝合金液重量的(1±0.2)‰。

优选地，所述熔炼炉采用弥散式蓄热燃烧炉。

优选地，所述泡沫陶瓷过滤板的孔径为22～30PPI。

优选地，铸锭模具预热至30-50℃，浇铸速率17-19块/min。进入锭模模具前，控制铝合金液温度620-640℃，可防止铝合金液凝固过程中粗大铁相长大。采用铸锭模具底部水冷方式，冷却水进入冷却槽温度不大于45℃，冷却水流出温度不大于80℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)本发明对铝合金的成分设计进行了优化，通过铝、硅、锌、铜、镁和锰等元素及其特定含量(大量的锌，较高含量的硅和铜，适量的铁、镁和錳等)的共同作用，无需添加昂贵的稀土金属元素，可自然时效，实现了铝合金优异铸造性能和力学性能的兼顾，显著提高了抗拉强度和屈服强度，其在压铸状态下最终性能可达到抗拉强度＞400MPa、屈服强度>280MPa、延伸率大于2.0％，屈服强度远高于常见的压铸铝合金A380、ADC12，可应用于薄壁产品结构件等领域。

(2)本发明对铝合金的制备方法进行了优化，避免了安全风险，可有效除渣除气，使铝合金液得到净化，铝合金液中含渣含气到达极低水平，含气量低至0.07cc/100gAl，使用40倍放大镜检查断面夹渣含渣量K40小于0.4。

附图说明

图1本发明制备方法的工序流程图。

图2本发明实施例二的高屈服强度铸造铝合金的断面检测图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明实施例中，所涉及的组分和原料均为常规市售产品，或可通过本领域的常规技术手段获得，例如颗粒精炼剂购自珠海肯赛科有色金属有限公司，货号为101A。部分原料的规格情况如表1所示：

表1所使用原料及规格

实施例一高屈服强度铸造铝合金

高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si 6.5％、Fe 0.65％、Mg 0.68％、Zn 12.8％、Mn 0.25％、Cu 4.0％、Cr 0.10％、Sr 0.08％、Ti 0.09％、Ni0.08％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。B因为加入铝锶钛硼合金而引入；杂质金属元素包括：Pb、Cd、Ca、Na、Sb，Pb〈0.03％、Ca〈0.01％、Na〈0.01％、Sb〈0.01％、Cd〈0.02％。

高屈服强度铸造铝合金的制备方法，包括如下工序：

1)选取原料并预热：按配方选取如下原料：重熔用铝锭、工业硅、电解铜、锌锭、电解镍、镁锭、电解锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锶钛硼合金，并对原料进行预热干燥；

2)投料并熔化：将大部分(占总质量的96％)铝锭分批投入弥散式蓄热燃烧炉，使炉膛内均匀升温，待铝锭完全熔化后升温至732℃；

3)合金化：控制温度在732-740℃时，分别加入硅、铜、镍、锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金，搅拌，升温至805-815℃，搅拌，保持35min进行合金化；

4)工艺调整：合金化后，加入剩余的铝锭以及铝钛中间合金，搅拌，加入镁锭并在隔绝空气情况下熔化，搅拌，调整铝合金液温度至732-740℃；

5)精炼除渣：称取颗粒精炼剂(用量为铝合金液重量的0.9‰)并加入精炼设备中，调整精炼设备参数，控制喷吹颗粒精炼剂的速度为0.9kg/min，精炼设备连通压力为0.7MPa的氩气后，将颗粒精炼剂均匀喷吹入铝合金液中，静置7min，使颗粒精炼剂充分反应并上浮，对铝合金液表面形成的浮渣进行第一次除渣；

6)精炼除气：调整铝合金液温度至710-720℃，使用熔炼炉内旋转除气机，连通压力为0.3MPa的氩气，控制转子转速380r/min，氩气流量15m³/h；

7)第二次除渣：精炼除气后，静置20min，对铝合金液表面形成的浮渣进行除渣；

8)在线除气：铝合金液从熔炼炉沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子旋转除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420r/min，氩气流量22L/min；

9)过滤：铝合金液经在线除气后，进入过滤池，过滤池内放置有经预热的泡沫陶瓷过滤板，泡沫陶瓷过滤板的孔径为25PPI，使铝合金液得到净化；

10)浇铸成型：控制铝合金液温度625-635℃，铝合金液通过分配器进入经预热的铸锭模具，利用红外线测铝合金锭厚度后自动调节控流阀控制铝合金液流量，采用铸锭模具底部水冷方式，得到高屈服强度铸造铝合金。

实施例二高屈服强度铸造铝合金

高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si 6.8％、Fe 0.70％、Mg 0.65％、Zn 12.5％、Mn 0.30％、Cu 3.8％、Cr 0.12％、Sr 0.08％、Ti 0.08％、Ni0.09％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。B因为加入铝锶钛硼合金而引入；杂质金属元素包括：Pb、Cd、Ca、Na、Sb，Pb〈0.03％、Ca〈0.01％、Na〈0.01％、Sb〈0.01％、Cd〈0.02％。

高屈服强度铸造铝合金的制备方法，包括如下工序：

1)选取原料并预热：按配方选取如下原料：重熔用铝锭、工业硅、电解铜、锌锭、电解镍、镁锭、电解锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锶钛硼合金，并对原料进行预热干燥；

2)投料并熔化：将大部分(占总质量的95％)铝锭分批投入弥散式蓄热燃烧炉，使炉膛内均匀升温，待铝锭完全熔化后升温至730℃；

3)合金化：控制温度在730-740℃时，分别加入硅、铜、镍、锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金，搅拌，升温至800-810℃，搅拌，保持38min进行合金化；

4)工艺调整：合金化后，加入剩余的铝锭以及铝钛中间合金，搅拌，加入镁锭并在隔绝空气情况下熔化，搅拌，调整铝合金液温度至730-740℃；

5)精炼除渣：称取颗粒精炼剂(用量为铝合金液重量的1‰)并加入精炼设备中，调整精炼设备参数，控制喷吹颗粒精炼剂的速度为0.9kg/min，精炼设备连通压力为0.7MPa的氩气后，将颗粒精炼剂均匀喷吹入铝合金液中，静置8min，使颗粒精炼剂充分反应并上浮，对铝合金液表面形成的浮渣进行第一次除渣；

6)精炼除气：调整铝合金液温度至710-720℃，使用熔炼炉内旋转除气机，连通压力为0.3MPa的氩气，控制转子转速390r/min，氩气流量16m³/h；

7)第二次除渣：精炼除气后，静置18min，对铝合金液表面形成的浮渣进行除渣；

8)在线除气：铝合金液从熔炼炉沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子旋转除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定430r/min，氩气流量20L/min；

9)过滤：铝合金液经在线除气后，进入过滤池，过滤池内放置有经预热的泡沫陶瓷过滤板，泡沫陶瓷过滤板的孔径为25PPI，使铝合金液得到净化；

10)浇铸成型：控制铝合金液温度625-635℃，铝合金液通过分配器进入经预热的铸锭模具，利用红外线测铝合金锭厚度后自动调节控流阀控制铝合金液流量，采用铸锭模具底部水冷方式，得到高屈服强度铸造铝合金。使用42倍放大镜检查断面夹渣含渣量K40＝0.2，图片如图2所示。

实施例三高屈服强度铸造铝合金

高屈服强度铸造铝合金，由如下质量百分含量的组分制得：Si 6.3％、Fe 0.68％、Mg 0.60％、Zn 12.2％、Mn 0.35％、Cu 3.6％、Cr 0.09％、Ti 0.10％、Sr 0.10％、Ni0.06％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。B因为加入铝锶钛硼合金而引入；杂质金属元素包括：Pb、Cd、Ca、Na、Sb，Pb〈0.03％、Ca〈0.01％、Na〈0.01％、Sb〈0.01％、Cd〈0.02％。

高屈服强度铸造铝合金的制备方法，包括如下工序：

1)选取原料并预热：按配方选取如下原料：重熔用铝锭、工业硅、电解铜、锌锭、电解镍、镁锭、电解锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锶钛硼合金，并对原料进行预热干燥；

2)投料并熔化：将大部分(占总质量的94％)铝锭分批投入弥散式蓄热燃烧炉，使炉膛内均匀升温，待铝锭完全熔化后升温至735℃；

3)合金化：控制温度在735-740℃时，分别加入硅、铜、镍、锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金，搅拌，升温至800-810℃，搅拌，保持35min进行合金化；

4)工艺调整：合金化后，加入剩余的铝锭以及铝钛中间合金，搅拌，加入镁锭并在隔绝空气情况下熔化，搅拌，调整铝合金液温度至732-740℃；

5)精炼除渣：称取颗粒精炼剂(用量为铝合金液重量的1‰)并加入精炼设备中，调整精炼设备参数，控制喷吹颗粒精炼剂的速度为0.9kg/min，精炼设备连通压力为0.7MPa的氩气后，将颗粒精炼剂均匀喷吹入铝合金液中，静置6min，使颗粒精炼剂充分反应并上浮，对铝合金液表面形成的浮渣进行第一次除渣；

6)精炼除气：调整铝合金液温度至715-725℃，使用熔炼炉内旋转除气机，连通压力为0.3MPa的氩气，控制转子转速380r/min，氩气流量15m³/h；

7)第二次除渣：精炼除气后，静置20min，对铝合金液表面形成的浮渣进行除渣；

8)在线除气：铝合金液从熔炼炉沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子旋转除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420r/min，氩气流量22L/min；

9)过滤：铝合金液经在线除气后，进入过滤池，过滤池内放置有经预热的泡沫陶瓷过滤板，泡沫陶瓷过滤板的孔径为25PPI，使铝合金液得到净化；

10)浇铸成型：控制铝合金液温度625-635℃，铝合金液通过分配器进入经预热的铸锭模具，利用红外线测铝合金锭厚度后自动调节控流阀控制铝合金液流量，采用铸锭模具底部水冷方式，得到高屈服强度铸造铝合金。

对比例1

对比例1与实施例二相比，Si含量提高1.2％至8％，铝含量降低1.2％。其他组分含量，以及铝合金的制备方法与实施例二相同。

对比例2

对比例2与实施例二相比，Mg含量降低0.4％至0.25％，铝含量提高0.4％。其他组分含量，以及铝合金的制备方法与实施例二相同。

对比例3

采用现有的铸造铝合金A380。

对比例4

对比例4与实施例二相比，制备方法不同，不含第二次除渣和在线除气的工序。

测试例

分别对实施例一、实施例二、对比例1和对比例2的铝合金，参照相关标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》进行相关指标的测试，结果如表2所示：

表2不同实施例和对比例的测试结果

从表2可知，本发明实施例一、实施例二的铝合金的屈服强度和抗拉强度高，在压铸状态下最终性能(自然时效14天时的性能)达到抗拉强度410MPa以上、屈服强度达到280MPa以上、延伸率大于2.0％；而对比例1的铝合金由于Si含量偏高，屈服强度和抗拉强度没有明显变化，但延伸率具有一定的下降；而对比例2的铝合金Mg含量偏低，虽然延伸率较佳，但屈服强度和抗拉强度明显更低，抗拉强度低于400MPa；而对比例3的铝合金，虽然延伸率佳，但屈服强度和抗拉强度较低。

分别将实施例二、对比例4制得的铝合金进行含气量、含渣量的检测，结果：实施例二的含气量0.17cc/100gAl，含渣量K40＝0.2；而对比例4的含气量0.31cc/100gAl，含渣量K40＝0.4。可见，本发明制备方法中的第二次除渣和在线除气的工序对铝合金产品性能的改善起到重要作用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高屈服强度铸造铝合金，其特征在于：由如下质量百分含量的组分制得：Si6.0-6.8％、Fe 0.6-0.8％、Mg 0.5-0.8％、Zn 12-13％、Mn 0.2-0.4％、Cu 3.5-4.5％、Cr0.06-0.15％、Ti 0.06-0.12％、Sr 0.05-0.12％、Ni 0.05-0.10％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.1％、余量为Al。

2.根据权利要求1所述的高屈服强度铸造铝合金，其特征在于：由如下质量百分含量的组分制得：Si 6.2-6.8％、Fe 0.6-0.7％、Mg 0.6-0.7％、Zn 12.2-12.8％、Mn 0.22-0.35％、Cu 3.6-4.2％、Cr 0.08-0.12％、Ti 0.08-0.10％、Sr 0.06-0.10％、Ni 0.06-0.09％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。

3.根据权利要求2所述的高屈服强度铸造铝合金，其特征在于：由如下质量百分含量的组分制得：Si 6.5％、Fe 0.65％、Mg 0.68％、Zn 12.8％、Mn 0.25％、Cu 4.0％、Cr 0.10％、Ti 0.09％、Sr 0.08％、Ni 0.08％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。

4.根据权利要求2所述的高屈服强度铸造铝合金，其特征在于：由如下质量百分含量的组分制得：Si 6.8％、Fe 0.70％、Mg 0.65％、Zn 12.5％、Mn 0.30％、Cu 3.8％、Cr 0.12％、Ti 0.08％、Sr 0.09％、Ni 0.09％、B〈0.001％、杂质金属元素〈0.08％、余量为Al。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的高屈服强度铸造铝合金，其特征在于：所述杂质金属元素包括：Pb、Cd、Ca、Na、Sb。

6.根据权利要求1所述的高屈服强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下工序：

1)选料并投料：按配方选取如下原料：铝锭、硅、铜、锌锭、镍、镁锭、锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锶钛硼合金，并对原料进行预热干燥，将大部分铝锭分批投入熔炼炉，使炉膛内均匀升温，待铝锭完全熔化后升温至725-735℃；

2)合金化：控制温度在730-750℃时，分别加入硅、锌锭、铜、镍、锰、铝铁中间合金、铝铬中间合金，搅拌，升温至800-820℃，保持30-40min进行合金化；

3)工艺调整：合金化后，加入剩余的铝锭以及铝钛中间合金，搅拌，加入镁锭并在隔绝空气情况下熔化，搅拌，调整铝合金液温度至730-750℃；

4)精炼除渣：称取颗粒精炼剂并加入精炼设备中，调整精炼设备参数，控制喷吹颗粒精炼剂的速度为0.8-1.0kg/min，精炼设备连通压力为0.6-0.8MPa的氩气后，将颗粒精炼剂均匀喷吹入铝合金液中，静置，使颗粒精炼剂充分反应并上浮，对铝合金液表面形成的浮渣进行第一次除渣；

5)变质处理：向除渣后的铝合金液中加入铝锶钛硼合金，搅拌，进行变质处理；

6)精炼除气：调整铝合金液温度至710-730℃，使用熔炼炉内旋转除气机，连通压力为0.2-0.4MPa的氩气，控制转子转速370-390r/min，氩气流量10-20m³/h；

7)第二次除渣：精炼除气后，静置，对铝合金液表面形成的浮渣进行除渣；

8)在线除气：铝合金液从熔炼炉沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子旋转除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定400-440r/min，氩气流量15-25L/min；

9)过滤：铝合金液经在线除气后，进入过滤池，过滤池内放置有经预热的泡沫陶瓷过滤板，使铝合金液得到净化；

10)浇铸成型：控制铝合金液温度620-640℃，铝合金液通过分配器进入经预热的铸锭模具，调节控流阀控制铝合金液流量，采用铸锭模具底部水冷方式，得到高屈服强度铸造铝合金。

7.根据权利要求6所述的高屈服强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于：所述大部分铝锭占铝锭总质量的93-97％。

8.根据权利要求6或7所述的高屈服强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于：所述颗粒精炼剂的用量为铝合金液重量的(1±0.2)‰。

9.根据权利要求6所述的高屈服强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼炉采用弥散式蓄热燃烧炉。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的高屈服强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于：所述泡沫陶瓷过滤板的孔径为22～30PPI。

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