CN116005044B - 一种铝硅合金母液及其应用 - Google Patents
一种铝硅合金母液及其应用Info
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Abstract
本发明属于铝合金技术领域，涉及一种铝硅合金母液及其应用，所述铝硅合金母液包括的化学成分及重量比为：Si：3.0‑20.5％；Zr：0.01‑0.8％；Ti：0.1‑1.5％；Fe：0.05‑1.5％；V：0.001‑0.8％；Ga:0.001‑0.8％；余量为铝和其它不可避免的杂质。其可强化性好，优势组织继承性强且制备出的合金产品性能提升性高。
Description
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，涉及一种铝硅合金母液及其应用。
背景技术
铸造铝合金材料是现用量最大的铝合金材料之一，其主要成分为Al-Si系，此系列部分合金可热处理强化，热处理后的合金其强度铸态下高于原合金材料。铸造铝合金材料的流动性能好，铸造性能好，无热裂倾向、气密性高、线收缩小、可压力加工性能优良；但硅含量较高条件下，容易形成较粗大的初晶硅和共晶硅相，并且实际制备熔炼工艺复杂，能耗高。
现有的铸造铝硅合金产品的制备方法是传统的熔配法制作工艺，也就是，通过一定顺序熔炼原铝铝锭，计算配料情况加入工业硅，金属锰、金属镁，需提高熔体温度加速铝液合金化，辅助精炼除气，然后进行加Sc或Ti的变质处理，最后保温铸造生产出品质较低的铸造铝硅合金产品。
但是，在传统熔配法制备中，工业硅的不完全熔融会形成较粗大的初晶硅相，以及伴随生成的针状共晶硅相，并且铝基体枝晶组织板条状明显。由此，使得最终制备的铝硅合金产品的性能难以满足要求。
鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的制备铝硅合金产品的铝硅合金母液。
发明内容
为解决现有熔配法制备工艺中初晶硅相粗大，共晶硅相组织不均，铝基体枝晶明显导致后续合金化生产产品的性能较低的问题，本发明提供一种铝硅合金母液，其可强化性好，优势组织继承性强且制备出的合金产品性能提升性高。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝硅合金母液，其特征在于，其包括的化学成分及重量比为：Si：3.0-20.5％；Zr：0.01-0.8％；Ti：0.1-1.5％；Fe：0.05-1.5％；V：0.001-0.8％；Ga:0.001-0.8％；余量为铝和其它不可避免的杂质。
优选地，Ti与Zr的重量比为Ti/Zr＝(2-15)：1。
优选地，Fe与Ga的重量比为Fe/Ga＝(2-30)：1。
优选地，Ti与V的重量比为Ti/V＝(2-40)：1。
优选地，Ti与Si的重量比为Ti/Si＝(0.02-0.12)：1。
优选地，Ti与V的重量比为Ti/V＝(2-30)：1。
优选地，其晶粒度指数G≥3.5。
优选地，其铸态情况下的抗拉强度≥210Mpa。
优选地，其铸态情况下的延伸率≥4％。
此外，本发明还提供一种上述铝硅合金母液的应用，其特征在于，其用于制备合金板、合金锭或过共晶合金。
与现有技术相比，本发明的铝硅合金母液及其应用具有如下有益技术效果中的一者或多者：
1、本发明通过控制铝硅合金母液的成分和组成比例，充分保持了铝硅合金母液中原子态以及离子态原子的移动、扩散、结合、析出等方面的优势，从而使得铝硅合金母液为力学性能、金相组织、微观晶粒度等级优秀的铝硅合金母液。
2、应用该铝硅合金母液制备的铸造铝硅合金产品优于传统生产工艺方法生产的产品，力学性能提升在30％以上，无粗大初晶硅相，合金产品中第二相析出比例高、铝基体及共晶组织的形状因子接近0.8，流动性表现优秀。
附图说明
图1和图2示出了应用本发明的铝硅合金母液制备的合金锭的金相图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。
为解决现有熔配法制备的铸造铝硅合金产品中初晶硅相粗大，共晶硅相组织不均，铝基体枝晶明显导致后续合金化生产产品的性能较低的问题，本发明提供一种铝硅合金母液及其应用。
在本发明中，所述铝硅合金母液包括的化学成分及重量比为：Si：3.0-20.5％；Zr：0.01-0.8％；Ti：0.1-1.5％；Fe：0.05-1.5％；V：0.001-0.8％；Ga:0.001-0.8％；余量为铝和其它不可避免的杂质。
其中，Ti与Zr的重量比为Ti/Zr＝(2-15)：1。
Fe与Ga的重量比为Fe/Ga＝(2-30)：1。
Ti与V的重量比为Ti/V＝(2-40)：1。
Ti与Si的重量比为Ti/Si＝(0.02-0.12)：1。
Ti与V的重量比为Ti/V＝(2-30)：1。
该铝硅合金母液的晶粒度指数G≥3.5，其铸态情况下的抗拉强度≥210Mpa，其铸态情况下的延伸率≥4％。
本发明通过控制铝硅合金母液的成分和组成比例，充分保持了铝硅合金母液中原子态以及离子态原子的移动、扩散、结合、析出等方面的优势，从而使得铝硅合金母液为力学性能、金相组织、微观晶粒度等级优秀的铝硅合金母液。
下面以几个具体实施例为例，介绍本发明的铝硅合金母液的应用。
【实施例一】
实施例一涉及应用本发明的铝硅合金母液制备的4043A变形铝合金板材。该4043A变形铝合金板材具有极细密共晶组织相及高延压比性能，成型板件钎焊性能提升≥15％。
该实施例中使用的铝硅合金母液的组分及重量百分比为：Si5.4％、Fe 0.24％、Zr0.06％、Ti 0.19％、V 0.07％、Ga 0.034％，其余为Al和不可避免的杂质。
可以通过如下方法将所述铝硅合金母液制备成复合板材：
1、通过水平铸造的方式将所述铝硅合金母液直接制备得到4043A合金锭；
2、将步骤1中制备的4043A合金锭重熔并铸造成扁锭；
3、对所述扁锭进行热轧→复合→热轧复合→冷轧处理，得到复合板材。
测量所述复合板材的钎焊流动性-复合率，结果如下表所示：
| 名称 | 平均复合比 | 平均钎焊流动性 | 相对最大溶蚀比 |
| 4043A | 11.9％ | 0.116 | 11.5％ |
| 市面产品 | 10.3％ | 0.094 | 9.4％ |
经测试，应用该铝硅合金母液制备的4043A变形铝合金板材在复合比、钎焊流动性上均优于市面产品。
【实施例二】
实施例二涉及应用本发明的铝硅合金母液制备ZL101铸造铝合金锭，所述ZL101铸造铝合金锭具有极细密共晶组织相，无初晶硅块，铝基体和共晶组织均球化明显。
该实施例中使用的铝硅合金母液的组分及重量百分比为：Si7.3％、Fe 0.32％、Zr0.06％、Ti 0.28％、V 0.04％、Ga 0.053％，其余为Al和不可避免的杂质。
可以通过如下方法将所述铝硅合金母液制备成ZL101铸造铝合金锭：对所述铝硅合金母液进行配置，添加0.3-0.4wt％的Mg，然后通过水平铸造的方式直接得到ZL101铸造铝合金锭。
从所述ZL101铸造铝合金锭中进行金相取样分析，得到的测量金相图形如图1和2所示。
通过组织观察可以发现，本实施例中的ZL101铸造铝合金锭中存在大量弥散相，其晶体结构包括简单立方结构、复杂立方结构以及密排六方结构；弥散相的尺寸范围为20～500nm；弥散相的化学成分包含Al、Fe、Zr、Ti、Ga、V、Mg元素；弥散相的数量密度约为1018/m3；弥散相与基体为共格、半共格或非共格关系。图2中可以明显看出微米级第二相，其尺寸范围为1～20μm之间，成分包括Al、Fe、Zr、Ti、Ga、V、Mg元素的任意两种或几种。并且，析出相形状因子为0.67；螺旋式流动性模具测量平均流距-67.4cm。
【实施例三】
实施例3涉及应用本发明的铝硅合金母液制备过共晶合金，所述共晶合金具有极细密共晶组织相，无初晶硅块，铸态下力学性能提升≥5％。
该实施例中使用的铝硅合金母液的组分及重量百分比为：Si14.2％、Fe 0.52％、Zr 0.21％、Ti 0.71％、V 0.12％、Ga 0.14％，其余为Al和不可避免的杂质。
可以通过如下方法将所述铝硅合金母液制备成过共晶合金：对所述铝硅合金母液进行复合孕育处理，然后水平铸造直接得到过共晶合金的合金锭。
从所述共晶合金的合金锭中取样，进行标准力学性能试样取样分析，其测量力学性能结果如下表所示：
| 名称 | 平均抗拉强度 | 平均屈服强度 | 平均断后伸长率 |
| 过共晶合金 | 155.7Mpa | 80.1Mpa | 5.5％ |
| 市面产品 | 146.4Mpa | 73.2Mpa | 4.5％ |
经测试，应用该铝硅合金母液制备的共晶合金在平均抗拉强度、平均屈服强度和平均断后延伸率上均优于市面产品。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1.一种铝硅合金母液，其特征在于，其化学成分及重量比为：Si：3.0-20.5％；Zr：0.01-0.8％；Ti：0.1-1.5％；Fe：0.05-1.5％；V：0.001-0.8％；Ga:0.001-0.8％；余量为铝和其它不可避免的杂质，Ti与Zr的重量比为Ti/Zr＝(2-15)：1，Fe与Ga的重量比为Fe/Ga＝(2-30)：1， Ti与Si的重量比为Ti/Si＝(0.02-0.12)：1，Ti与V的重量比为Ti/V＝(2-30)：1，其晶粒度指数G≥3.5。
2.根据权利要求1所述的铝硅合金母液，其特征在于，其铸态情况下的抗拉强度≥210Mpa。
3.根据权利要求2所述的铝硅合金母液，其特征在于，其铸态情况下的延伸率≥4％。
4.一种权利要求1-3中任一项所述的铝硅合金母液的应用，其特征在于，其用于制备过共晶合金。
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|---|---|---|---|
| CN202310080728.9A CN116005044B (zh) | 2023-02-08 | 一种铝硅合金母液及其应用 |
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Publications (2)
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| CN116005044A CN116005044A (zh) | 2023-04-25 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113755722A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-07 | 隆达铝业（顺平）有限公司 | 一种高强韧免热处理铝合金材料及制备方法 |
Patent Citations (1)
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| CN113755722A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-07 | 隆达铝业（顺平）有限公司 | 一种高强韧免热处理铝合金材料及制备方法 |
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