CN114411021B

CN114411021B - 一种液态模锻铝合金sy04及其制备方法

Info

Publication number: CN114411021B
Application number: CN202210092907.XA
Authority: CN
Inventors: 邢书明; 欧黎明; 甘玉秀; 侯景路; 杨茂秀; 李江; 邢三臭
Original assignee: Tianjin Jinlun Shengyu Technology Co ltd
Current assignee: Tianjin Jinlun Shengyu Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2042-01-26
Also published as: CN114411021A

Abstract

本发明公开了一种液态模锻铝合金SY04及其制备方法，属于合金制备技术领域。该铝合金SY04的制备方法，包括以下步骤：将铝合金重熔锭、铝镁硅系变形铝合金下脚料、SY04合金回炉料，加热熔化，然后在温度为700～780℃时加入硅、铜和镁，熔化均匀；将温度调整至700～750℃，然后加入铝钛硼细化剂、锶、稀土和电解锰，熔化均匀，加入精炼剂，精炼，得到液态模锻铝合金液，铸锭后得到液态模锻铝合金SY04。本发明制备得到的铝合金SY04，适于直接液态模锻、间接液态模锻、低压铸造和压铸铝合金零件，也可以进行冷加工，具有优异的性能。

Description

一种液态模锻铝合金SY04及其制备方法

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，特别是涉及一种液态模锻铝合金SY04及其制备方法。

背景技术

液态模锻是将金属液浇注到模具型腔中，在压力直接作用下使金属液凝固与成形。液态模锻成形是铸锻相结合的一种金属成形技术，它既具有铸造的工艺简单、生产成本低、可成形形状复杂零部件的优点，又具有模锻零部件的晶粒细密、组织均匀、力学性能好、成形精度高的特点，在电子电器、汽车、轨道交通、航空航天、武器装备等领域具有广阔的应用前景。

但现有液态模锻用铝合金，如A356、ADC10、ADC12等，硅含量一般都在4％以上，甚至高达10％，虽然具有很好的铸造流动性和机械加工性能，但焊接性能较差，要提高铝合金铸件的焊接性能则必须在铝合金铸件的配方中降低硅含量，或者加入适量的铅，然而铅对人体是有害的，对于接触人体的产品，目前对铅元素的含量有着明确的安全标准，而要保证铝合金铸件具有良好的焊接性能，铅的含量必然是超过安全标准的，如果长期接触铅含量超标的铝合金铸件，会对人体产生一定的伤害。另外，铅的加入也会使铝合金铸件其它方面的物理性能下降，降低硅含量，又破坏了材料的流动性和固溶强化作用，因此有必要予以改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种液态模锻铝合金SY04及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种液态模锻铝合金SY04的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铝合金重熔锭、铝镁硅系变形铝合金下脚料、SY04合金回炉料，加热熔化，然后在温度为700～780℃时加入硅、铜和镁，熔化均匀；

(2)将温度调整至700～750℃，然后加入铝钛硼细化剂、锶、稀土和电解锰，熔化均匀，加入精炼剂，精炼，得到液态模锻铝合金液，铸锭后得到所述液态模锻铝合金SY04。

进一步地，步骤(1)中，所述硅为结晶硅或铝硅中间合金；所述铜为铜米或铝铜中间合金；所述镁为镁锭或铝镁中间合金。

进一步地，步骤(2)中，所述锶为锶盐或铝锶中间合金；所述稀土为稀土镧、稀土铈、稀土镧铈混合物或铝稀土中间合金。

进一步地，步骤(2)中，所述精炼时间为10～30min。

本发明的而技术方案之二：一种上述的液态模锻铝合金SY04的制备方法制备得到的液态模锻铝合金SY04。

进一步地，所述液态模锻铝合金SY04，各成分的质量百分比为：Si为2.5～3.9％、Mg为1.0～1.3％、Cu为0.3～1.5％、稀土元素为0.05～0.2％、Sr为0.02～0.08％、Ti为0.05～0.2％、Mn为0.1～0.3％、Fe为0.1～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质。

进一步地，所述液态模锻铝合金SY04中各成分的质量百分比为：Si为3.0％、Mg为1.1％、Cu为0.8％、稀土元素为0.12％、Sr为0.06％、Ti为0.11％、Mn为0.2％、Fe为0.3％，其余为Al和不可避免的杂质。

进一步地，所述稀土元素包括La和/或Ce。

本发明公开了以下技术效果：

(1)该合金同时具有良好的焊接性能、良好的铸造工艺性能和良好的变形加工工艺性能，不需要加入有害物质铅，且硅的用量在5％以下(显著低于现有技术中的5％以上的硅用量)，就能够与6061管材进行良好的焊接。

(2)该合金热处理前的硬度可达HB70以上，具有良好切削加工性能。

(3)该合金允许杂质铁含量高达0.3％，熔制成本低。

(4)该合金应用范围广。可以热处理调整性能。该合金适于直接液态模锻、间接液态模锻、低压铸造和压铸铝合金零件，也可以进行冷加工。可以通过热处理进一步提高其强韧性。

(5)硅和镁形成Mg₂Si、铜和铝形成θ相(Al₂Cu)，两者都是弥散强化相，提高材料强度；过剩的硅熔入基体起固溶强化作用；稀土和锶联合变质，提高流动性，减小吸气倾向，变质效果更加突出，且不易衰退；锰的添加可以抵消铁的有害作用，使铁的允许含量高达0.3％，提高流动性，降低材料成本。

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

(1)液态模锻铝合金SY04，各成分的质量百分比如表1所示：

表1

(2)按质量百分比配置原料：铝合金重熔锭、铝镁硅系变形铝合金下脚料、SY04合金回炉料、结晶硅、铜米、镁锭、铝钛硼细化剂、锶盐、稀土镧、电解锰。

铝合金重熔锭：主要合金元素为硅和镁，其中硅≤10％，镁≤2％；

铝镁硅系变形铝合金下脚料：包括6061、6082、6066、6063等常用合金的下脚料，铁含量≤0.6％；

SY04合金回炉料：该合金生产形成的浇冒口工艺余料、料饼和废品等稀土镧、电解锰、结晶硅、铜米、镁锭：均为工业纯；

铝钛硼细化剂:钛含量≥5％，硼含量≥1％；

锶盐：各种含锶的盐，如碳酸锶、硝酸锶、氯化锶、氢氧化锶、高纯碳酸锶等，本发明实施例1采用的锶盐为硝酸锶。

(3)在铝合金熔化炉内加热熔化铝合金重熔锭、铝镁硅系变形铝合金下脚料、SY04合金回炉料，在温度为700～780℃时，依次加入结晶硅、铜米、镁锭，熔化均匀后扒渣，得到合金溶液。

(4)将合金溶液的温度调整至700～750℃，然后依次加入铝钛硼细化剂、锶盐、稀土镧、电解锰，熔化后加入精炼剂，通入氩气进行除气，精炼20min，得到合金液，铸锭后得到铝合金。

实施例2

同实施例1，区别在于，步骤(2)中的原料为铝合金重熔锭、铝镁硅系变形铝合金下脚料、SY04合金回炉料、铝硅中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金、铝钛硼细化剂、铝锶中间合金、稀土铈、电解锰。

实施例3

同实施例1，区别在于，步骤(1)各成分的质量百分比如表2所示：

表2

成分	质量百分比(％)
		Si	3.9
Mg	1.0
		Cu	1.5
稀土元素	0.2
		Sr	0.02
Ti	0.20
		Mn	0.1
Fe	0.3
		Al和杂质	余量

对比例1

同实施例1，区别在于，步骤(1)各成分的质量百分比如表3所示：

表3

成分	质量百分比(％)
		Si	3.0
Cu	0.8
		稀土元素	0.12
Sr	0.06
		Ti	0.11
Mn	0.2
		Fe	0.3
Al和杂质	余量

对比例2

同实施例1，区别在于，步骤(1)各成分的质量百分比如表4所示：

表4

对比例3

(1)液态模锻铝合金SY04，各成分的质量百分比如表5所示：

表5

成分	质量百分比(％)
		Si	3.0
Mg	1.1
		Cu	0.8
稀土元素	0.12
		Sr	0.06
Ti	0.11
		Mn	0.2
Fe	0.3
		Al和杂质	余量

(3)在铝合金熔化炉内加热熔化铝合金重熔锭、铝镁硅系变形铝合金下脚料、SY04、结晶硅、铜米、镁锭、铝钛硼细化剂、锶盐、稀土镧、电解锰，均匀后扒渣，得到合金溶液。

(3)将合金溶液的温度调整至700～750℃后加入精炼剂，通入氩气进行除气，精炼20min，得到合金液，铸锭后得到铝合金。

效果例1

根据GB/T228，测定实施例1～3和对比例1～3制备的到的铝合金的性能，结果见表6。

表6

从表1中可以看出，如果各元素含量适中，但精炼时间较短(对比例3)，其强度和塑性都有所降低；如果没有镁(对比例1)，则强度不足，塑性并不提高；如果硅很低，且没有镁(对比例2)，则强度和塑性都会显著降低；合金元素镁、硅、铜等含量适中(实施例1)，则强塑性兼顾；硅高镁低铜高(实施例3)，强度较高、但塑性较低；合金元素含量适中，使用中间合金(实施例2)，强度和塑性都较高；精炼时间短(实施例5)；强度和塑性都接近下限。

效果例2

采用对接接头刚性约束焊接裂纹试验方法，对本发明的实施例1制备的SY04合金、ADC12以及A356三种铝合金合金与6061铝合金进行室温焊接试验，检测其焊缝的表面裂纹率，结果如下表7。

表7

焊接组件	SY04-6061	6082-6061	ADC12-6061	A356-6061	6061-6061
						焊缝表面裂纹率％	23	20	80	60	15

从表7中可以看出，SY04合金的焊接裂纹率接近变形铝合金6082与6061的焊接，只有23％；而铸造铝合金A356及ADC12与6061的焊接裂纹率都高达60％以上。

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

1.一种液态模锻铝合金SY04的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)将温度调整至700～750℃，然后加入铝钛硼细化剂、锶、稀土和电解锰，熔化均匀，加入精炼剂，精炼，得到液态模锻铝合金液，铸锭后得到所述液态模锻铝合金SY04；

步骤(2)中，所述精炼时间为10～30min；

所述液态模锻铝合金SY04中各成分的质量百分比为：Si为3.0％、Mg为1.1％、Cu为0.8％、稀土元素为0.12％、Sr为0.06％、Ti为0.11％、Mn为0.2％、Fe为0.3％，其余为Al和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的液态模锻铝合金SY04的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硅为结晶硅或铝硅中间合金；所述铜为铜米或铝铜中间合金；所述镁为镁锭或铝镁中间合金。

3.根据权利要求1所述的液态模锻铝合金SY04的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述锶为锶盐或铝锶中间合金；所述稀土为稀土镧、稀土铈、稀土镧铈混合物或铝稀土中间合金。

4.根据权利要求1所述的液态模锻铝合金SY04的制备方法，其特征在于，所述稀土元素包括La和/或Ce。