CN115772620A - 一种高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能Al‑Si‑Mg‑Mn铸造铝合金及其制备方法，属于铝合金技术领域。采用Al99.95％精铝与1101工业硅配制，经过Mg、Mn等元素的合金化以及AlTi5B1的细化处理，再通过Sr与Er的共同细化变质处理，能够弥补单一Sr元素变质存在吸气倾向影响合金塑性的不利因素，达到Al基体与共晶硅组织共同细化的目的，充分实现细晶强化，并通过热处理工艺的优化处理，使合金的强度与塑性均有所提高，匹配不同热处理工艺，其中延伸率最高可由4％提升至8％以上，抗拉强度最高可由280Mpa提升至330Mpa以上。本发明工艺制成的高性能铝硅铸造铝合金具有抗拉强度及延伸率提高等优异性能。

Description

一种高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金及其制备方法。

背景技术

AlSi10MgMn合金为亚共晶Al-Si-Mg-Mn系高强韧、可热处理铸造铝合金，具有良好的气密性和流动性且收缩率和热裂倾向小，铸件产品具有较高的致密度和强度，较强的耐腐蚀性，优良的切削加工和焊接性能，在薄壁，结构复杂、承受高负荷产品的生产中具有广泛的应用，但其铸态组织中共晶硅相呈块状或针片状分布在铝基体上，会严重割裂基体且易在硅相尖端或棱角处引起应力集中，导致力学性能下降；目前在工业生产中，一般采用变质处理即添加微量元素改善共晶硅的形状、大小、分布，可大大提升合金产品力学性能，常用的有Na盐、Sr、Sb、稀土变质等，变质效果各有不同，Na盐变质效果较好，但易衰退失效且夹杂物较多，Sb变质不衰退，但变质时间较长，变质效果一般且价格较贵，Sr属于长效变质，变质效果显著，但吸气倾向严重，易烧损，合金组织易产生气孔、疏松缺陷，降低塑性。La、Ce等稀土变质有效时间长，还具有脱氢除气的效果，但变质效果一般且受冷却速度影响较大，对于冷却速度缓慢或不均匀的铸造方式，稀土变质效果不明显且添加量会增加，例如在砂型铸造中稀土变质效果则不明显。

目前传统重力铸造的AlSi10MgMn(ZL104)合金经过Na盐/Sr变质处理后，T6热处理状态抗拉强度≥240Mpa，延伸率仅在3％左右，采用传统变质剂处理只能满足普通民用铸件的使用性能要求，另外有研究表明：La、Ce混合稀土的加入，对AlSi10MgMn合金组织中的α-Al、共晶Si、AlMnSi和Mg₂Si相都有细化作用，并使β-AlFeSi相消失。同时生成了具有强化作用的Al₁₁La₃和Al₁₁Ce₃等稀土相，提高了其力学性能，抗拉强度较未加稀土合金分别提高了15％和35％，但延伸率为2.25％，没有明显提高。但冷却速度对La、Ce混合稀土的变质效果有很大的影响。例如在保温型中(冷却速度小于60℃/min)，加入1.0％的La仍然没有变质作用，而在水冷型(冷却速度750℃/min)，La、Ce就能获得一定的变质效果，在冷却速度差异较大的金属型中，变质效果也呈现出不均匀性，并且冷却速度越小，La、Ce稀土加入量就越大。因此对于砂型铸造等冷却速度较慢的铸造方式，其变质效果不明显，限制了La、Ce稀土元素变质的使用范围。

此外对于AlSi10MgMn压铸材料，传统铸造方法容易在成形过程中卷气，铸件内部形成气孔等缺陷，减少了有效负载面积和铸件的致密度，无法满足结构件的高抗拉强度、高屈服强度、高伸长率等高力学性能指标要求。针对此类高力学性能的负载件或结构件，研究人员在传统压力铸造的基础上开发了真空压铸技术、充氧压铸、半固态压铸、挤压压铸等技术，其中高真空压铸可以显著降低铸件的含气量，提高铸件致密度。与普通压铸相比，材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别提高了12％、35％、130％。但真空压铸对设备依赖程度较高，真空压铸设备投入费用较高。

目前对于Al-Si-Mg-Mn亚共晶铝合金，研究热点多集中在采用Na、Sr、Sb、Te以及稀土La、Ce和Y等元素的变质处理上，虽然不同微合金化元素都有一定的积极作用，但是提高的幅度有限，且还会带来一定的副作用以及存在价格昂贵等问题。研究发现廉价稀土Er元素在变形铝合金和镁合金中有一系列的积极作用，但其在Al-Si-Mg-Mn等铸造铝合金中的变质效果的研究相对较少，其作用机制以及变质处理后力学性能的变化情况也不清楚。

现有技术中添加Er的Al-Mg-Si系合金的制备方法有以下两种：

第一种添加Er的Al-Mg-Si-Mn合金的制备：其合金组分及其重量百分比为：Mg含量为0.5-0.7％，Si：0.9-1.5％，Mn：0.3％，稀土Er含量为0.05-0.5％，余量为Al；该合金是采用传统的铸锭冶金法制备：将Al99.99％高纯铝、高纯镁、AlSi23及AlEr6中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在750-790℃，熔化后进行除气、搅拌，静置后浇注于水冷铜模中制得Al-Mg-Si-0.3Mn-0.1Er合金铸锭，经550℃/6h均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面后经热轧-冷轧(70％)工艺制得1.6mm厚板材。

第一种添加Er的Al-Mg-Si-Mn合金的制备存在以下不足之处：

该技术所制备的Al-Mg-Si-0.3Mn-0.1Er合金铸锭属于变形合金，变形合金的铸造方式冷却速度较快使得Er元素能够发挥细化作用，但由于铸造铝合金制备时冷却条件有限，因此该技术方法中单一采用Er元素的细化变质手段对Si含量较高的铸造铝合金并不适用。此外该技术方法中采用电阻炉熔炼，生产效率较低，不适合工业化生产。

第二种新型Al-Si-Mg-Er稀土铸造铝合金的制备：在ZL101合金的基体中加入了占最终产物重量百分比为0.1-0.8％的稀土元素Er，Si：6.5-7.5％，Mg：0.25-0.45％，Al为余量。其综合性能好，特别是延伸率比未添加Er的原成分合金提高约2倍，该合金的制备方法是采用高纯铝(99.99％)、纯镁(99.92％)，以及AlEr6中间合金为原料，配置不同Er含量的Al-Si-Mg-Er合金，采用坩埚炉将合金加热至720℃熔炼，用钟罩将纯镁压入铝液中，合金在720℃用C₂Cl₆除气、精炼，静置20分钟后将温度升至750℃加入AlEr6中间合金，浇注温度为720℃，浇注时铁模模具温度为150-200℃。

第二种添加Er的Al-Mg-Si合金的制备存在以下不足之处：

1)该技术采用Al99.99％高纯铝原料可降低杂质元素Fe含量，减小针状AlFeSi化合物的不利影响，有利于合金塑性的提高，但生产成本较高；2)其次对于传统铁模铸造，由于冷却速度有限且冷却并不均匀，单一Er变质对共晶硅形态的改善效果并不如Sr变质效果好，且采用C₂Cl₆除气烟气较大不利于环保要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足之处，提供一种高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金及其制备方法，利用中频感应炉制备高性能AlSi10MgMn(Sr+Er)铸造铝合金，并采用低铁高镁高锰的合金化手段以及Sr+Er的双重细化变质处理工艺，使Al基体和共晶硅组织同步得到最大程度的细化变质，同时采用高纯氩气+环保型颗粒精炼剂以喷吹方式净化铝液并经过50ppi陶瓷过滤板过滤从而获得高净化、全合金化以及充分细化的合金组织，使得合金的强度和塑性同步提升，能够满足航空航天铸件的使用要求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金，按重量百分比计，该铝合金化学成分如下：

Si：9.5-11.5％，Mg：0.30-0.50％，Mn：0.50-0.80％，Ti：0.05-0.20％，Sr：0.005-0.03％，Er：0.10-0.30％，余量为Al及不可避免的杂质元素。

按重量百分比计，该铝合金优选的化学成分如下：

Si：10.0-11.0％，Mg：0.30-0.45％，Mn：0.60-0.75％，Ti：0.10-0.18％，Sr：0.01-0.025％，Er：0.15-0.28％，余量为Al及不可避免的杂质元素。

该铝合金的杂质元素中，Fe≤0.03wt.％、Cu＜0.01wt.％，Zn＜0.01wt.％，其他杂质元素中单个含量＜0.03wt.％，其他杂质元素总量＜0.05wt.％。

所述高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)原料准备：根据设计的铝合金化学成分，准备铝锭、镁锭和工业硅，以及AlMn10、AlTi6A、AlEr5、AlTi5B1和AlSr5中间合金；各原料放置于中频感应炉平台上进行充分预热；

(2)布料：将工业硅平铺在中频感应炉炉底，铝锭、AlMn10合金和AlTi6A合金均匀分散覆盖在工业硅上面，待温度达到750℃以上，进行充分人工搅拌并保温，使Si、Mn、Ti充分合金化，随后在680-710℃用钟罩加入Mg锭，搅拌静置后对铝液取样分析，成分检测合格或进行微调后进行步骤(3)；

(3)熔炼：采用石墨转子进行机械搅拌，控制铝液温度在720-730℃时缓慢加入AlTi5B1杆进行细化处理，随后进行人工搅拌；控制铝液温度在740℃以上，将AlEr5％中间合金分散加入铝液中，充分熔化后，进行人工搅拌；成分检测合格或进行微调合格后，采用除气精炼装置进行颗粒精炼剂精炼，精炼完成后，静置5min，将铝液表面渣扒干净；

(4)浇注：控制铝液温度在700℃以上，下入石墨转子进行机械搅拌，边搅拌边添加AlSr5杆进行变质处理(尽可能让Sr充分扩散，避免局部过度变质)，添加完毕后再进行氩气精炼5min，静置3-5min；除去铝液表面浮渣后进行浇铸，即获得所述高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金。

上述步骤(1)中，所述铝锭为Al99.95％精铝锭，质量满足YS/T 665-2018重熔用精铝锭标准要求，保证铝锭光洁干燥；所述镁锭为99.95％镁锭；工业硅为1101工业硅，质量满足GB/T 2881-2014标准要求；所述AlMn10、AlTi6A、AlEr5、AlTi5B1和AlSr5中间合金的质量满足HB 5371-2014标准要求。

上述步骤(3)中，所述颗粒精炼剂为RJ6，颗粒精炼剂的加入量占铝熔体重量的0.5-1％。

上述步骤(3)精炼过程中，精炼温度720-730℃，精炼时间15-20min，精炼过程石墨转子转速350-400r/min，氩气气流量0.25-0.10m³/h。

上述步骤(4)浇注前，将除去表面浮渣的铝液温度控制在680℃以上，然后采用过滤箱过滤掉铝液中的杂质，过滤箱中温度不低于750℃；过滤后的铝液进行熔体氢含量测试后采用铸锭机固化为铝锭。

上述步骤(4)中，铸锭机速度：3-5块/min，铝液流量30-50公斤/分钟；采用立式金属型模具，模具温度200-250℃；浇铸过程中合理控制铝液流量及铸锭机速度以保证铝液平稳流入水冷模中，减小二次造渣倾向，同时除去铝锭表面氧化皮。

本发明的优点和有益效果如下：

1)本发明采用偏析提纯的Al99.95％精铝原料与高品质1101工业硅为原料(替代三层电解Al99.99％铝原料与AlSi中间合金)配制低铁(Fe＜0.03wt.％)AlSi10MgMn合金产品，直接添加工业硅替代铝硅中间合金，显著降低了生产高纯铝合金的成本，相比较采用传统原料Al99.99％与AlSi中间合金的原料配比成本可降低三分之一。

2)本发明采用中频炉熔炼可保证工业硅充分合金化，熔化效率较高，同时熔体能够得到充分搅拌，有利于成分均匀和浮渣，并且采用高纯氩气及环保型颗粒精炼剂净化铝液，配合350r/min以上的高转速，使高纯氩气的气泡足够弥散细小，除气除渣效果较好，熔体纯净度较高，并且炉外采用由50ppi陶瓷过滤板组成的过滤箱进行过滤处理，铝锭断口检测含渣量可达到1级水平(按照YS/T 1004-2014附录B执行)。

3)本发明产品成分超出标准中普通AlSi10MgMn(ZL104)合金的成分范围，采用高Mg高Mn合金化手段，并采用Sr+稀土元素Er的双重细化变质处理方法，其中Mg：0.30-0.50％、Mn：0.50-0.80％、Sr：0.005-0.02％，Er：0.10-0.40％，采用Sr+Er双重细化变质处理方法，能够弥补单一Sr元素变质存在吸气倾向影响合金塑性的不利因素，以及单一Er元素细化变质共晶硅组织有限和要求快冷的苛刻条件等问题，达到Al基体与共晶硅组织共同细化的目的，充分实现细晶强化，使合金的强度与塑性均有所提高。

附图说明

图1为实施例1制备的Sr变质铝合金高倍组织；其中：(a)、(b)、(c)分别为不同倍数的AlSi10MgMn合金(S1001-1)T6热处理(固溶：490℃*2h，时效：155℃*3h)后高倍组织。

图2为实施例1制备的Sr+Er变质铝合金高倍组织；其中：(a)、(b)、(c)分别为不同倍数的AlSi10MgMn合金(S1001-3)T6热处理(固溶：490℃*2h，时效：155℃*3h)后高倍组织。

图3为实施例2制备的Sr变质铝合金高倍组织；其中：(a)、(b)、(c)分别为不同倍数的AlSi10MgMn合金(S1001-1)T6热处理(固溶：500℃*2h时效：170℃*4h)后高倍组织。

图4为实施例2制备的Sr+Er变质铝合金高倍组织；其中：(a)、(b)、(c)分别为不同倍数的AlSi10MgMn合金(S1001-3)T6热处理(固溶：500℃*2h时效：170℃*4h)后高倍组织。

图5为实施例3制备的Sr变质铝合金高倍组织；其中：(a)、(b)、(c)分别为不同倍数的AlSi10MgMn合金(S1001-1)T6热处理(固溶：535℃*3h，时效：175℃*5h)后高倍组织。

图6为实施例3制备的Sr+Er变质铝合金高倍组织；其中：(a)、(b)、(c)分别为不同倍数的AlSi10MgMn合金(S1001-3)T6热处理(固溶：535℃*3h，时效：175℃*5h)后高倍组织。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，以下结合实例对本发明进行描述，但实例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种低铁(杂质元素Fe：＜0.03％，Cu：＜0.03％，Zn：＜0.03％)高镁高锰且经过Sr与稀土元素Er双重细化变质处理的Al-Si-Mg-Mn(Er+Sr)铸造铝合金及其制备方法，采用Al99.95％精铝原料与高品质1101工业硅进行配制，经过Mg、Mn等元素的合金化以及AlTi5B1的细化处理，再通过Sr元素与稀土元素Er的共同细化变质处理，能够弥补单一Sr元素变质存在吸气倾向影响合金塑性的不利因素，达到Al基体与共晶硅组织共同细化的目的，充分实现细晶强化，并通过热处理工艺的优化处理，使合金的强度与塑性均有所提高，匹配不同热处理工艺，其中延伸率最高可由4％提升至8％以上，抗拉强度最高可由280Mpa提升至330Mpa以上。本发明所生产的高性能铝硅铸造铝合金的开发具有重要意义，因此该工艺制成的高性能铝硅铸造铝合金具有抗拉强度及延伸率提高等优异性能。

实施例1:

将表面光洁干燥的Al99.95％铝锭、99.9％Mg锭、AlMn10、AlTi6A、AlTi5B1、AlSr5、AlEr5中间合金充分预热，将1101工业硅平铺在炉底，Al99.95％铝锭以及AlMn10、AlTi6A合金均匀分散覆盖在工业硅上面，待温度达到750℃，进行充分人工搅拌并保温，使Si、Mn、Ti充分合金化，700℃左右用钟罩将Mg锭压入铝液中减小烧损，搅拌静置后取样分析。石墨转子进行机械搅拌，铝液720-730℃时缓慢加入AlTi5B1杆进行细化处理。铝液740℃时，将AlEr5％中间合金分散加入铝液中，充分熔化后，进行人工搅拌，铝液720-730℃时，采用除气精炼装置进行颗粒精炼剂RJ6(加入量占铝熔体0.8wt.％)喷吹精炼15min，石墨转子转速360r/min，氩气气流量0.25m³/h，精炼完成后，静置5min，将铝液表面渣扒干净。铝液690℃，下入石墨转子进行机械搅拌，边搅拌边添加AlSr5杆进行变质处理(尽可能让Sr充分扩散，避免局部过度变质)，添加完毕后再进行氩气精炼5min，静置3-5min。除去铝液表面浮渣，控制铝液温度在680℃，保证过滤箱中温度不低于750℃，铸锭机速度：5块/min，准备浇注，浇注前进行熔体氢含量测试，采用立式金属型模具(模具温度200-250℃)浇取试样棒4-5组，浇注过程中合理控制铝液流量及铸锭机速度(铸锭机速度：3-5块/min，铝液流量30-50公斤/分钟)以保证铝液平稳流入水冷模中，减小二次造渣倾向，同时除去铝锭表面氧化皮。检测：对铝锭化学成分、针孔度、断口组织含渣量、T6热处理(固溶：490℃*2h，时效：155℃*3h)状态力学性能指标(抗拉强度、屈服强度、延伸率)以及T6状态高倍组织进行检测分析，成分、针孔度、断口组织、力学性能等指标进行检测；本实施例共制备4个试样，其中：试样S1001-1和S1001-2中只加Sr元素不加Er元素，试样S1001-3和S1001-4同时加Sr和Er元素，各项检测如下表1及图1-2。

表1实施例1四个试样化学成分及力学性能

实施例2：

将表面光洁干燥的Al99.95％铝锭、99.9％Mg锭、AlMn10、AlTi6A、AlTi5B1、AlSr5、AlEr5中间合金充分预热，将1101工业硅平铺在炉底，Al99.95％铝锭以及AlMn10、AlTi6A合金均匀分散覆盖在工业硅上面，待温度达到765℃，进行充分人工搅拌并保温，使Si、Mn、Ti充分合金化，700℃左右用钟罩将Mg锭压入铝液中减小烧损，搅拌静置后取样分析。石墨转子进行机械搅拌，铝液720-730℃时缓慢加入AlTi5B1杆进行细化处理，铝液750℃，将AlEr5％中间合金分散加入铝液中，充分熔化后，进行人工搅拌，铝液720-730℃，采用除气精炼装置进行颗粒精炼剂RJ6(加入量占铝熔体0.8wt.％)喷吹精炼15min，石墨转子转速380r/min,氩气气流量0.50m³/h，精炼完成后，静置5min，将铝液表面渣扒干净。铝液700℃，下入石墨转子进行机械搅拌，边搅拌边添加AlSr5杆进行变质处理(尽可能让Sr充分扩散，避免局部过度变质)，添加完毕后再进行氩气精炼5min，静置3-5min。除去铝液表面浮渣，控制铝液温度在690℃，保证过滤箱中温度不低于750℃，铸锭机速度：4块/min，准备浇注，浇注前进行熔体氢含量测试，采用立式金属型模具(模具温度200-250℃)浇取试样棒4-5组，浇注过程中合理控制铝液流量及铸锭机速度(铸锭机速度：3-5块/min，铝液流量30-50公斤/分钟)以保证铝液平稳流入水冷模中，减小二次造渣倾向，同时除去铝锭表面氧化皮。检测：对铝锭化学成分、针孔度、断口组织含渣量、T6热处理(固溶：500℃*2h时效：170℃*4h)状态力学性能指标(抗拉强度、屈服强度、延伸率)以及T6状态高倍组织进行检测分析，成分、针孔度、断口组织、力学性能等指标进行检测；本实施例共制备4个试样，其中：试样S1001-1和S1001-2中只加Sr元素不加Er元素，试样S1001-3和S1001-4同时加Sr和Er元素，各项检测如表2和图3-4：

表2实施例2四个试样化学成分及力学性能

实施例3：

将表面光洁干燥的Al99.95％铝锭、99.9％Mg锭、AlMn10、AlTi6A、AlTi5B1、AlSr5、AlEr5中间合金充分预热，将1101工业硅平铺在炉底，Al99.95％铝锭以及AlMn10、AlTi6A合金均匀分散覆盖在工业硅上面，待温度达到780℃，进行充分人工搅拌并保温，使Si、Mn、Ti充分合金化，700℃左右用钟罩将Mg锭压入铝液中减小烧损，搅拌静置后取样分析。石墨转子进行机械搅拌，铝液720-730℃时缓慢加入AlTi5B1杆进行细化处理，铝液760℃，将AlEr5％中间合金分散加入铝液中，充分熔化后，进行人工搅拌，铝液720-730℃，采用除气精炼装置进行颗粒精炼剂RJ6(加入量占铝熔体0.8wt.％)喷吹精炼15min，石墨转子转速400r/min,氩气气流量0.75m³/h，精炼完成后，静置5min，将铝液表面渣扒干净。铝液710℃，下入石墨转子进行机械搅拌，边搅拌边添加AlSr5杆进行变质处理(尽可能让Sr充分扩散，避免局部过度变质)，添加完毕后再进行氩气精炼5min，静置3-5min。除去铝液表面浮渣，控制铝液温度在700℃，保证过滤箱中温度不低于750℃，铸锭机速度：3块/min，准备浇注，浇注前进行熔体氢含量测试，采用立式金属型模具(模具温度200-250℃)浇取试样棒4-5组，浇注过程中合理控制铝液流量及铸锭机速度(铸锭机速度：3-5块/min，铝液流量30-50公斤/分钟)以保证铝液平稳流入水冷模中，减小二次造渣倾向，同时除去铝锭表面氧化皮。检测：对铝锭化学成分、针孔度、断口组织含渣量、T6热处理(固溶：535℃*3h时效：175℃*5h)状态力学性能指标(抗拉强度、屈服强度、延伸率)以及T6状态高倍组织进行检测检测；本实施例共制备4个试样，其中：试样S1001-1和S1001-2中只加Sr元素不加Er元素，试样S1001-3和S1001-4同时加Sr和Er元素，各项检测如表3和图5-6：

表3实施例3四个试样化学成分及力学性能

Claims (9)

1.一种高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金，其特征在于：按重量百分比计，该铝合金化学成分如下：

Si：9.5-11.5％，Mg：0.30-0.50％，Mn：0.50-0.80％，Ti：0.05-0.20％，Sr：0.005-0.03％，Er：0.10-0.30％，余量为Al及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金，其特征在于：按重量百分比计，该铝合金化学成分如下：

Si：10.0-11.0％，Mg：0.30-0.45％，Mn：0.60-0.75％，Ti：0.10-0.18％，Sr：0.01-0.025％，Er：0.15-0.28％，余量为Al及不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1或2所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金，其特征在于：该铝合金的杂质元素中，Fe≤0.03wt.％、Cu＜0.01wt.％，Zn＜0.01wt.％，其他杂质元素中单个含量＜0.03wt.％，其他杂质元素总量＜0.05wt.％。

4.根据权利要求1或2所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)原料准备：根据设计的铝合金化学成分，准备铝锭、镁锭和工业硅，以及AlMn10、AlTi6A、AlEr5、AlTi5B1和AlSr5中间合金；各原料放置于中频感应炉平台上进行充分预热；

(2)布料：将工业硅平铺在中频感应炉炉底，铝锭、AlMn10合金和AlTi6A合金均匀分散覆盖在工业硅上面，待温度达到750℃以上，进行充分人工搅拌并保温，使Si、Mn、Ti充分合金化，随后在680-710℃用钟罩加入Mg锭，搅拌静置后对铝液取样分析，成分检测合格或进行微调后进行步骤(3)；

(3)熔炼：采用石墨转子进行机械搅拌，控制铝液温度在720-730℃时缓慢加入AlTi5B1杆进行细化处理，随后进行人工搅拌；控制铝液温度在740℃以上，将AlEr5％中间合金分散加入铝液中，充分熔化后，进行人工搅拌；成分检测合格或进行微调合格后，采用除气精炼装置进行颗粒精炼剂精炼，精炼完成后，静置5min，将铝液表面渣扒干净；

(4)浇注：控制铝液温度在700℃以上，下入石墨转子进行机械搅拌，边搅拌边添加AlSr5杆进行变质处理(尽可能让Sr充分扩散，避免局部过度变质)，添加完毕后再进行氩气精炼5min，静置3-5min；除去铝液表面浮渣后进行浇铸，即获得所述高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金。

5.根据权利要求4所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述铝锭为Al99.95％精铝锭，质量满足YS/T 665-2018重熔用精铝锭标准要求，保证铝锭光洁干燥；所述镁锭为99.95％镁锭；工业硅为1101工业硅，质量满足GB/T 2881-2014标准要求；所述AlMn10、AlTi6A、AlEr5、AlTi5B1和AlSr5中间合金的质量满足HB 5371-2014标准要求。

6.根据权利要求4所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述颗粒精炼剂为RJ6，颗粒精炼剂的加入量占铝熔体重量的0.5-1％。

7.根据权利要求4所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)精炼过程中，精炼温度720-730℃，精炼时间15-20min，精炼过程石墨转子转速350-400r/min，氩气气流量0.25-0.10m³/h。

8.根据权利要求4所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(4)浇注前，将除去表面浮渣的铝液温度控制在680℃以上，然后采用过滤箱过滤掉铝液中的杂质，过滤箱中温度不低于750℃；过滤后的铝液采用铸锭机固化为铝锭。

9.根据权利要求4所述的高性能Al-Si-Mg-Mn铸造铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，铸锭机速度：3-5块/min，铝液流量30-50公斤/分钟；用立式金属型模具，模具温度200-250℃；浇铸过程中合理控制铝液流量及铸锭机速度以保证铝液平稳流入水冷模中，减小二次造渣倾向，同时除去铝锭表面氧化皮。

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