CN116590583A - 一种高强韧铸造铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强韧铸造铝合金材料及其制备方法。所述该铝合金中各组分的重量百分比为：Zn 3.0‑5.0wt.％，Mg 3.0‑5.0wt.％，Cu 0.8‑1.2wt.％，Mn 0.2‑0.4wt％，Zr0.005‑0.20wt.％，稀土元素RE 0.005‑0.20wt.％，Ti 0.005‑0.20wt.％，B 0.005‑0.20wt.％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.30wt.％；所述Zr元素与所述RE元素添加量的质量比约为1：1；所述稀土元素为Sc、Er、Ce、Y、La中的一种或多种的组合。该合金经固溶和时效处理后，室温综合性能优越，并且可实现良好的铸造性能，满足了轻量化产业中复杂结构件的应用需求。
Description
技术领域
本发明属于金属材料类技术领域，具体涉及一种高强韧铸造铝合金材料及其制备方法，尤其是一种适用于金属型或砂型重力铸造或低压铸造的高强韧铸造铝合金材料及其制备方法。
背景技术
随着全世界汽车行业的腾飞，资源及环境问题日益突出，各国均对汽车工业提出了节能减排的迫切要求。根据相关推算，汽车自重每降低10％，油耗可减少5.5％，燃料经济性可提高3-5％，污染排放降低约10％。铝合金因具有较高的比强度、比刚度高、耐腐蚀性、抗冲击性、耐磨性、导电及导热性能，且易于加工和回收，已成为汽车轻量化的重点研究对象。铸造铝合金已广泛应用于汽车工业，在降低能耗及减少环境污染等方面效果显著。然而，重力铸造或低压铸造铝合金由于其强韧性等力学性能较低，如ZL101、ZL114等传统铸造铝合金，难以满足现代汽车大载荷、大冲击等高性能使用要求。因此，提高铸造铝合金的综合力学性能是当前汽车等轻量化发展的迫切要求。
中国专利CN115786787A公布了一种高强韧Al-Cu系铸造铝合金及其制备方法，所述高强韧Al-Cu系铸造铝合金的化学成分按质量百分数计包括如下元素：Cu 4.6-5.3％；Mn0.45-0.55％；Mg 0.42-0.55％；Zr 0.05-0.15％；Ti 0.15-0.25％；B 0.001-0.02％。发明合金的室温屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥450MPa，伸长率≥10％。然而，该铸造合金的Cu含量较高，结晶温度比较宽使得该合金的铸造性能比较差，尤其在大径厚比铸件的铸造过程中，容易产生偏析、缩松、热裂等铸造缺陷，成品合格率低。
中国专利CN102127665A公布了一种可作为超高强铸造铝合金使用的Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr-RE合金及其制备方法，合金的化学成分按质量百分数计包括如下元素：Zn 7.0-8.0％，Mg 1.5-2.5％，Cu 1.4-2.0％；Mn 0.2-0.5％；Sc 0.15-0.25％；Zr 0.10-0.20％；Er和/或Yb 0.1-0.3％，余为Al。该铸造合金的合金元素量过高，尤其是锌，使合金铸造性较差，需要通过长时变温均匀化、强化固溶处理和时效处理才能获得较高的强韧性能，工艺较为复杂，不适用于工业批量生产。
随着轻量化战略的越来越深入，对车身结构件用压铸铝合金的性能要求越来越高。例如，某汽车公司提出车身结构件管梁、均衡梁用铸造铝合金的性能需要满足屈服强度>400MPa，延伸率>6％，且希望铸件拥有较好的铸造性能，适用于批量生产。而目前现有的铸造铝合金中，很难找到合适的材料。因此，开发一种适用于金属型或砂型重力铸造或低压铸造铝合金，并研究其制备与工艺，以满足汽车行业日益提高的优质高性能铝合金铸件的实际使用要求，成为铝合金铸造领域追求的目标之一。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种高强韧铸造铝合金材料及其制备方法，具体涉及一种适用于金属型或砂型重力铸造和低压铸造的Al-Zn-Mg-Cu铝合金材料及其制备方法。在保证合金具备良好铸造性能的前提下，还具有优异的综合力学性能，从而满足车身结构件的性能要求。
本发明铝合金中各组分的重量百分比为：Zn：3.0-5.0wt.％；Mg：3.0-5.0wt.％；Cu：0.8-1.2wt.％；Mn：0.2-0.4wt％；Zr：0.005-0.20wt.％；稀土元素RE：0.005-0.20wt.％；Ti：0.01-0.20wt.％；B：0.01-0.20wt.％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.30wt.％；所述Zr元素与所述RE元素添加量的质量比为1：1；所述稀土元素为Sc、Er、Ce、Y、La中的一种或多种的组合。该合金经固溶和时效处理后，室温综合性能优越，并且可实现良好的铸造性能，满足了轻量化产业中复杂结构件的应用需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供了一种高强韧铸造铝合金材料，由以质量百分数计的如下元素组成：Zn3.0-5.0wt.％，Mg 3.0-5.0wt.％，Cu 0.8-1.2wt.％，Mn 0.2-0.4wt％，Ti 0.005-0.20wt.％，B0.005-0.20wt.％，余量为Al；其他杂质总量和≤0.30wt.％。
所述铸造Al-Zn-Mg-Cu合金为可热处理强化合金，其中的Zn和Mg是共同构成强化相的主要元素。Zn与Mg总添加量为铝合金总质量的6-10％，过低会使合金强度不足，过高会导致合金的铸造性能急剧下降。Cu元素的加入可以提高析出相的弥散程度，提高合金的强度和塑性；所述Cu元素为铝合金总质量的0.8-1.2％，Cu含量过高会形成过剩相S-Al2CuMg相，使合金的力学性能降低。Mn元素可以与Fe、Si等形成第二相，降低基体中杂质元素的含量；所述Mn元素为铝合金总质量的0.2-0.4％，Mn含量过高会形成块状过剩相Al6Mn相，降低合金塑性。
优选的，所述Ti和B元素含量均为铝合金总质量的0.005-0.20％，优选为0.01-0.20wt.％。此元素来源自铝合金细化剂Al-Ti-B合金，该中间合金延长了形核质点在铝熔体中的存在时间，改善了颗粒的沉降行为，能够显著细化铸锭晶粒。
优选的，所述高强韧铸造铝合金材料还包括Zr 0.005-0.20wt.％。
优选的，所述高强韧铸造铝合金材料还包括稀土元素RE 0.005-0.20wt.％；所述稀土元素包括Sc、Er、Ce、Y、La中的一种或多种的组合。
进一步优选的，所述Zr元素与RE元素的质量比为0.8-1.2：1。按照该特定的质量比加入Zr和RE元素可以显著细化铸态α-Al晶粒，提高铝合金熔体流动性和铸件的抗热裂性；此外，Zr和RE元素复合添加还能在铸锭热处理过程中析出弥散细小的纳米级Al3(RE，Zr)颗粒，起到显著的析出强化效果，提高合金的力学性能。
本发明还提供了一种所述高强韧铸造铝合金材料的制备方法，包括如下步骤，
S1：熔炼合金，制备铝合金熔体；
S2：对熔体进行铸造，得到铝合金毛坯铸件；
S3：将铝合金毛坯铸件进行热处理，即得所述高强韧铸造铝合金材料。
优选的，步骤S1中，所述熔炼合金包括如下工艺：
(1)备料：按各合金元素的重量百分比备料，原料预热；其中，Al、Zn、Mg分别选自工业纯Al、纯Zn、纯Mg；Cu、Mn、Zr、RE以Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-RE中间合金加入；Ti、B以Al-Ti-B中间合金加入；原料预热为在200-300℃条件下，进行烘干1-3小时；
(2)熔炼：
合金中不包含Zr、稀土元素时，先将纯铝进行熔化，随后升温至730-750℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700-720℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至680-695℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；熔炼过程中加入的中间合金是先加高熔点合金再加低熔点合金；
合金中包含Zr、稀土元素时，先将纯铝进行熔化，随后升温至760-780℃添加Al-Zr和Al-RE中间合金，搅拌至熔清，高温下可使稀土元素快速熔化并扩散均匀，减少稀土元素的聚集沉淀；将熔体降温至730-750℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700-720℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至680-695℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；熔炼过程中加入的中间合金是先加高熔点合金再加低熔点合金；
(3)精炼、变质：将步骤(2)的熔体升温至720-740℃，在熔体中通入带有精炼剂粉末的气体进行喷粉精炼除渣除气处理，静置10-20分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700-710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，处理完即得所述熔炼合金，立即准备浇铸流程。Al-Ti-B是细化剂，必须最后加，否则长时间高温下会使细化效果消失，晶粒变粗大；
优选的，步骤(1)中，Al-RE中间合金为Al-Sc中间合金、Al-Er中间合金、Al-Ce中间合金、Al-Y中间合金、Al-La中间合金。
优选的，步骤(3)中，所述精炼剂为不含Na离子的盐类熔剂，包括KCl、MgCl2、CaF2中的一种或多种，优选成分为60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2；添加量为熔体总质量的0.1-1.0％。
优选的，步骤S2中，铝合金熔体的浇注温度在690-710℃，模具需预热至100-300℃，完成浇铸后铸件放于室温下自然冷却。
优选的，步骤S2中，铸造的工艺为重力铸造或低压铸造的任意一种。
优选的，步骤S2中，铸造的模具为金属型或砂型模具的任意一种。
优选的，步骤S3中，热处理包括固溶处理和时效处理。
优选的，所述固溶处理是在450-490℃的条件下保温10-60小时，水冷，水温10-50℃；所述时效处理是在100-200℃的条件下保温4-40小时。
进一步优选的，所述固溶处理是在460-480℃的条件下保温10-40小时，水冷，水温10-50℃；所述时效处理是在100-160℃的条件下保温10-30小时。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)合金中复合加入Zr、RE元素，在铝合金熔体凝固过程中造成成分过冷，细化晶粒，提高流动性，降低铸锭热裂倾向；且Zr、RE元素的加入形成较多低熔点相，在凝固末期这些低熔点相形成液膜，使合金在凝固末期抵御晶间分离的能力增强。这些使得合金的热裂倾向降低，铸造性能提高。在相似的测试条件下，本发明制备的高强韧铸造铝合金(实施例6)相比于传统高强铸造铝合金ZL201A和ZL205A等，流动性提高40-80％,，热裂敏感指数降低60-80％。
(2)合金中加入接近等质量百分比的Zr、RE元素，能在铸锭热处理过程中析出弥散细小的纳米级Al3(RE,Zr)颗粒，起到显著的析出强化效果，提高合金的力学性能。经时效处理后，金属型重力或低压铸造的铝合金材料获得屈服强度：350-450MPa，抗拉强度400-520MPa，延伸率8-12％的优异性能；砂型重力或低压铸造的铝合金材料获得屈服强度：250-350MPa，抗拉强度300-400MPa，延伸率3-6％的优异性能。
(3)本发明的铝合金中加入了一种新型Al-Ti-B中间合金，该中间合金延长了形核质点在铝熔体中的存在时间，改善了颗粒的沉降行为，能够显著细化铸锭晶粒，提高合金铸造性能。
(4)本发明制备的铸造铝合金材料具有重要的工业应用价值。材料制备工艺简单、可控性和可重复性高，适合批量生产。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例6金属型重力铸造铝合金的铸态OM组织；
图2为本发明实施例6金属型重力铸造铝合金的铸态SEM组织；
图3为本发明实施例6金属型重力铸造铝合金的热处理态TEM组织。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实例在本发明技术方案的前提下进行实施，提供了详细的实施方式和具体的操作过程，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明。需要指出的是，本发明的保护范围不限于下述实施例，在本发明的构思前提下做出的若干调整和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：3.0％，Mg：3.0％，Cu：1.2％，Mn：0.2％，Zr：0.08％，Sc：0.08％，Ti：0.05％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至760℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至740℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至740℃，通入熔体总质量1％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和250℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在460℃保温48小时，水冷，水温20℃；时效处理是在120℃的条件下保温24小时。
本发明实施例中，均采用同心三螺线金属型及砂型模具评定合金的流动性，熔体浇注温度是700℃，流动性模具温度是200℃，浇注后分别测量三条螺旋试样长度取其平均值作为合金流动性评定标准。
本发明实施例中，均采用热裂棒法评定合金的热裂倾向性，熔体浇注温度是700℃，热裂棒模具温度是200℃，浇注后检查热裂试棒样的裂纹情况，主要考虑产生热裂纹的棒长、热裂纹的位置以及热裂纹的大小，并将各个影响因素分成不同级别综合考虑热裂倾向性，计算出合金的热裂倾向性系数。
本实施例中金属型低压铸造铝合金，室温抗拉强度408MPa，屈服强度359MPa，伸长率10.7％，流动性为661mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度307MPa，屈服强度260MPa，伸长率4.2％，流动性为1016mm；热裂倾向性系数是20。
实施例2
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：3.5％，Mg：4.0％，Cu：0.8％，Mn：0.3％，Ti：0.07％，B：0.06％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金低压铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到250℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至740℃，添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至730℃，通入熔体总质量0.5％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩体进行喷粉精炼除渣除气处理，静置20分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在695℃下浇注至预热至150℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在470℃保温24小时，水冷，水温25℃；时效处理是在150℃的条件下保温18小时。
本实施例中金属型低压铸造铝合金室温抗拉强度412MPa，屈服强度364MPa，伸长率9.5％，流动性为554mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度311MPa，屈服强度267MPa，伸长率4.7％，流动性为756mm；热裂倾向性系数是48。
实施例3
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：3.0％，Mg：4.0％，Cu：1.0％，Mn：0.3％，Zr：0.1％，Sc：0.1％，Ti：0.08％，B：0.06％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干3小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至770℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至750℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至695℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至740℃，通入熔体总质量0.2％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置10分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在710℃下浇注至预热至100℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在450℃保温60小时，水冷，水温20℃；时效处理是在180℃的条件下保温6小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度426MPa，屈服强度385MPa，伸长率11.5％，流动性为597mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度327MPa，屈服强度284MPa，伸长率4.8％，流动性为969mm；热裂倾向性系数是24。
实施例4
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：3.0％，Mg：5.0％，Cu：0.8％，Mn：0.3％，Zr：0.12％，Sc：0.12％，Ti：0.05％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金低压铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到250℃烘干1.5小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至760℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至730℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至720℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至720℃，通入熔体总质量0.8％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置20分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在690℃下浇注至预热至150℃的砂型模具和300℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在480℃保温20小时，水冷，水温20℃；时效处理是在110℃的条件下保温48小时。
本实施例中金属型低压铸造铝合金室温抗拉强度449MPa，屈服强度402MPa，伸长率9.1％，流动性为524mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度336MPa，屈服强度300MPa，伸长率4.4％，流动性为898mm；热裂倾向性系数是32。
实施例5
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.0％，Mg：3.0％，Cu：1.0％，Mn：0.3％，Ti：0.07％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金低压铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干3小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至730℃，添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至680℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至730℃，通入熔体总质量0.1％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和250℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在490℃保温12小时，水冷，水温50℃；时效处理是在100℃的条件下保温40小时。
本实施例中金属型低压铸造铝合金室温抗拉强度435MPa，屈服强度386MPa，伸长率8.6％，流动性为501mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度321MPa，屈服强度283MPa，伸长率4.1％，流动性为823mm；热裂倾向性系数是36。
实施例6
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.0％，Mg：4.0％，Cu：0.8％，Mn：0.3％，Zr：0.12％，Sc：0.12％，Ti：0.02％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至760℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至740℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至730℃，通入熔体总质量0.5％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置20分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至100℃的砂型模具和250℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在470℃保温24小时，水冷，水温20℃；时效处理是在120℃的条件下保温24小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金，铸态OM组织如图1所示，铸态SEM组织如图2所示，热处理态TEM组织如图3所示；室温抗拉强度516MPa，屈服强度447MPa，伸长率10.8％，流动性为685mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度389MPa，屈服强度343MPa，伸长率5.8％，流动性为1004mm；热裂倾向性系数是8。
实施例7
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.0％，Mg：4.0％，Cu：1.0％，Mn：0.3％，Ti：0.08％，B：0.07％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到250℃烘干1.5小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至740℃，添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至685℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至740℃，通入熔体总质量0.5％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在690℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和300℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在475℃保温20小时，水冷，水温20℃；时效处理是在130℃的条件下保温22小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度464MPa，屈服强度422MPa，伸长率9.3％，流动性为507mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度344MPa，屈服强度301MPa，伸长率4.7％，流动性为795mm；热裂倾向性系数是32。
实施例8
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.0％，Mg：5.0％，Cu：0.8％，Mn：0.3％，Zr：0.1％，Sc：0.1％，Ti：0.05％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金低压铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到300℃烘干1小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至770℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至750℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至695℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至720℃，通入熔体总质量0.4％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置10分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在690℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在480℃保温20小时，水冷，水温50℃；时效处理是在200℃的条件下保温4小时。
本实施例中金属型低压铸造铝合金室温抗拉强度476MPa，屈服强度425MPa，伸长率8.5％，流动性为436mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度322MPa，屈服强度301MPa，伸长率4.0％，流动性为501mm；热裂倾向性系数是44。
实施例9
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：5.0％，Mg：3.5％，Cu：1.0％，Mn：0.3％，Zr：0.15％，Sc：0.15％，Ti：0.05％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金低压铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至760℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至740℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至740℃，通入熔体总质量0.6％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置20分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至100℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在460℃保温48小时，水冷，水温30℃；时效处理是在140℃的条件下保温20小时。
本实施例中金属型低压铸造铝合金室温抗拉强度481MPa，屈服强度429MPa，伸长率8.4％，流动性为427mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度335MPa，屈服强度311MPa，伸长率3.8％，流动性为526mm；热裂倾向性系数是48。
实施例10
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：5.0％，Mg：4.0％，Cu：0.6％，Mn：0.4％，Zr：0.08％，Sc：0.08％，Ti：0.05％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金低压铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到300℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至770℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至730℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至680℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至720℃，通入熔体总质量0.5％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在690℃下浇注至预热至150℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在480℃保温20小时，水冷，水温30℃；时效处理是在120℃的条件下保温24小时。
本实施例中金属型低压铸造铝合金室温抗拉强度490MPa，屈服强度433MPa，伸长率8.2％，流动性为422mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度329MPa，屈服强度304MPa，伸长率3.5％，流动性为508mm；热裂倾向性系数是84。
实施例11
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：5.0％，Mg：5.0％，Cu：1.0％，Mn：0.2％，Zr：0.05％，Sc：0.05％，Ti：0.05％，B：0.03％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干1小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至780℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至750℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至740℃，通入熔体总质量0.5％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置10分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至150℃的砂型模具和250℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在460℃保温48小时，水冷，水温40℃；时效处理是在120℃的条件下保温24小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度477MPa，屈服强度438MPa，伸长率8.0％，流动性为398mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度325MPa，屈服强度301MPa，伸长率3.1％，流动性为479mm；热裂倾向性系数是96。
实施例12
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.0％，Mg：4.0％，Cu：1.2％，Mn：0.3％，Zr：0.1％，Er：0.1％，Ti：0.1％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金低压铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至760℃添加Al-Zr和Al-Er中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至740℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至740℃，通入熔体总质量0.7％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型低压铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到低压铸造铝合金材料。固溶处理是在460℃保温48小时，水冷，水温20℃；时效处理是在100℃的条件下保温48小时。
本实施例中金属型低压铸造铝合金室温抗拉强度489MPa，屈服强度435MPa，伸长率11.0％，流动性为677mm；砂型低压铸造铝合金室温抗拉强度370MPa，屈服强度336MPa，伸长率5.4％，流动性为943mm；热裂倾向性系数是52。
实施例13
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.0％，Mg：4.5％，Cu：1.0％，Mn：0.3％，Zr：0.16％，Ce：0.16％，Ti：0.08％，B：0.1％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至770℃添加Al-Zr和Al-Ce中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至740℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至720℃，通入熔体总质量1.0％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置20分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在690℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和250℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在470℃保温24小时，水冷，水温30℃；时效处理是在150℃的条件下保温18小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度481MPa，屈服强度430MPa，伸长率10.5％，流动性为653mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度365MPa，屈服强度331MPa，伸长率5.0％，流动性为925mm；热裂倾向性系数是40。
实施例14
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.5％，Mg：4.0％，Cu：0.8％，Mn：0.2％，Zr：0.12％，Y：0.12％，Ti：0.05％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至770℃添加Al-Zr和Al-Y中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至740℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至730℃，通入熔体总质量0.8％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置20分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至150℃的砂型模具和300℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在470℃保温24小时，水冷，水温10℃；时效处理是在120℃的条件下保温24小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度476MPa，屈服强度433MPa，伸长率10.2％，流动性为614mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度351MPa，屈服强度324MPa，伸长率4.7％，流动性为896mm；热裂倾向性系数是44。
实施例15
本实施例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：4.0％，Mg：4.0％，Cu：1.0％，Mn：0.3％，Zr：0.1％，La：0.1％，Ti：0.04％，B：0.02％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至760℃添加Al-Zr和Al-La中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至730℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至730℃，通入带有熔体总质量0.5％的精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在460℃保温48小时，水冷，水温20℃；时效处理是在130℃的条件下保温22小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度461MPa，屈服强度421MPa，伸长率10.9％，流动性为589mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度344MPa，屈服强度325MPa，伸长率4.5％，流动性为886mm；热裂倾向性系数是36。
对比例1
本对比例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：6.5％，Mg：2.5％，Cu：1.3％，Mn：0.1％，Zr：0.1％，Sc：0.1％，Ti：0.05％，B：0.05％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干2小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至770℃添加Al-Zr和Al-Sc中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至730℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至730℃，通入熔体总质量0.5％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至200℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在470℃保温20小时，水冷，水温20℃；时效处理是在120℃的条件下保温20小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度467MPa，屈服强度440MPa，伸长率4.9％，流动性为259mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度324MPa，屈服强度285MPa，伸长率2.0％，流动性为376mm；热裂倾向性系数是144。
对比例2
本对比例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：7.0％，Mg：2.0％，Cu：0.8％，Mn：0.3％，Ti：0.08％，B：0.10％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％。
本实施例提供的铝合金重力铸造工艺包括以下步骤：
a、熔炼合金，制备铝合金熔体。
熔炼步骤为：(1)备料，将备好的原料预热到200℃烘干1小时；(2)熔炼，先将纯铝进行熔化，随后升温至740℃后，添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至710℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至690℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；(3)精炼、变质：将熔体升温至730℃，通入熔体总质量0.5％的带有精炼剂粉末(60％(KCl+MgCl2)和40％CaF2)的氩气进行喷粉精炼除渣除气处理，静置15分钟后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，得到铝合金熔体；
b、将熔体进行金属型和砂型重力铸造，制备得到铝合金铸件。铸造步骤：将所述铝熔体在700℃下浇注至预热至150℃的砂型模具和200℃的金属型模具中；浇铸完成后，铸件在室温下自然冷却。
c、将铝合金铸件进行热处理，制备得到重力铸造铝合金材料。固溶处理是在470℃保温24小时，水冷，水温30℃；时效处理是在120℃的条件下保温20小时。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度436MPa，屈服强度398MPa，伸长率4.5％，流动性为246mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度301MPa，屈服强度279MPa，伸长率1.8％，流动性为328mm；热裂倾向性系数是152。
对比例3
本对比例的一种高强韧铸造铝合金的各组分重量百分比为：Zn：7.5％，Mg：2.5％，Cu：1.2％，Ti：0.1％，，B：0.10％，余量为Al，其他杂质总量和≤0.3％，制备方法与对比例2相同。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度402MPa，屈服强度375MPa，伸长率4.0％，流动性为221mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度289MPa，屈服强度268MPa，伸长率1.5％，流动性为296mm；热裂倾向性系数是160。
对比例4
本实施例提供的铝合金各组分、铸造工艺与实施例3基本相同，区别仅在于：Zn含量较高，Zn 6.5％。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度437MPa，屈服强度385MPa，伸长率4.2％，流动性为241mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度302MPa，屈服强度274MPa，伸长率1.3％，流动性为301mm；热裂倾向性系数是148。
对比例5
本实施例提供的铝合金各组分、铸造工艺与实施例3基本相同，区别仅在于：Cu含量较高，Cu 1.8％。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度422MPa，屈服强度380MPa，伸长率3.8％，流动性为202mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度275MPa，屈服强度250MPa，伸长率1.0％，流动性为234mm；热裂倾向性系数是160。
对比例6
本实施例提供的铝合金各组分、铸造工艺与实施例3基本相同，区别仅在于：Mn含量较高，Mn 0.5％。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度430MPa，屈服强度392MPa，伸长率4.4％，流动性为278mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度311MPa，屈服强度279MPa，伸长率1.4％，流动性为255mm；热裂倾向性系数是100。
对比例7
本实施例提供的铝合金各组分、铸造工艺与实施例3基本相同，区别仅在于：Zr0.05％，Sc：0.15％。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度410MPa，屈服强度379MPa，伸长率8.2％，流动性为498mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度315MPa，屈服强度269MPa，伸长率3.7％，流动性为746mm；热裂倾向性系数是40。
对比例8
本实施例提供的铝合金各组分、铸造工艺与实施例3基本相同，区别仅在于：Zr0.15％，Sc：0.05％。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度406MPa，屈服强度372MPa，伸长率8.0％，流动性为459mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度312MPa，屈服强度260MPa，伸长率3.5％，流动性为729mm；热裂倾向性系数是44。
对比例9
本实施例提供的铝合金各组分、铸造工艺与实施例3基本相同，区别仅在于：不含B，Ti 0.14％，加入的是Al-Ti中间合金。
本实施例中金属型重力铸造铝合金室温抗拉强度395MPa，屈服强度359MPa，伸长率5.0％，流动性为246mm；砂型重力铸造铝合金室温抗拉强度275MPa，屈服强度247MPa，伸长率1.9％，流动性为326mm；热裂倾向性系数是96。
表1和表2对实施例和对比例的合金成分、力学性能和流动性和热裂倾向性系数进行了统计。
表1实施例和对比例合金成分(质量分数，％)
表2合金的拉伸性能、流动性及热裂倾向性系数
从上述实施例的测试数据中可看出，本发明中调控Zn、Mg含量能够对合金性能产生重要影响；当Zn、Mg质量分数均为4％时，铝合金的综合性能较为优异，尤其在加了等质量分数的Sc和Zr后，进一步细化晶粒，提高铸造性能，铝合金的力学性能和铸造性能最优异，如实施例6。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种高强韧铸造铝合金材料，其特征在于，包括以质量百分数计的如下元素：Zn3.0-5.0wt.％，Mg 3.0-5.0wt.％，Cu 0.8-1.2wt.％，Mn 0.2-0.4wt％，Ti 0.005-0.20wt.％，B 0.005-0.20wt.％，余量为Al；其他杂质总量和≤0.30wt.％。
2.根据权利要求1所述的高强韧铸造铝合金材料，其特征在于，所述高强韧铸造铝合金材料还包括Zr 0.005-0.20wt.％，稀土元素RE 0.005-0.20wt.％；所述稀土元素包括Sc、Er、Ce、Y、La中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述的高强韧铸造铝合金材料，其特征在于，所述Zr与RE元素的质量比为0.8-1.2：1。
4.一种如权利要求1或2所述的高强韧铸造铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
S1：熔炼合金，制备铝合金熔体；
S2：对熔体进行铸造，得到铝合金毛坯铸件；
S3：将铝合金毛坯铸件进行热处理，即得所述高强韧铸造铝合金材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述熔炼合金包括如下工艺：
(1)备料：按各合金元素的重量百分比称取原料，预热；所述原料包括纯Al、纯Zn、纯Mg、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-RE中间合金、Al-Ti-B中间合金中的多种；
(2)熔炼：
合金中不包含Zr、稀土元素时，先将纯铝进行熔化，随后升温至730-750℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700-720℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至680-695℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；
合金中包含Zr、稀土元素时，先将纯铝进行熔化，随后升温至760-780℃添加Al-Zr和Al-RE中间合金，搅拌至熔清；将熔体降温至730-750℃，随后添加Al-Mn和Al-Cu中间合金进行熔化；熔化完毕后降温至700-720℃，加入纯Zn，搅拌至熔清；随后待熔体降温至680-695℃时，加入纯Mg，将其压入坩埚底部区域进行熔化；
(3)精炼、变质：将步骤(2)的熔体升温至720-740℃，在熔体中通入带有精炼剂粉末的气体进行喷粉精炼除渣除气处理，静置后，撇去熔体表面浮渣；随后在熔体温度为700-710℃时，加入Al-Ti-B中间合金进行细化、变质处理，处理完即得所述铝合金熔体。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预热为200-300℃温度下进行烘干1-3小时。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述精炼剂为不含Na离子的盐类熔剂，包括KCl、MgCl2、CaF2中的一种或多种；添加量为熔体总质量的0.1-1.0％。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述铸造的浇注温度在690-710℃，模具需预热至100-300℃。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，铸造的工艺为重力铸造或低压铸造；铸造的模具为金属型或砂型模具。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，热处理包括固溶处理和时效处理；所述固溶处理是在450-490℃的条件下保温10-60小时；所述时效处理是在100-200℃的条件下保温4-40小时。
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