CN1173547A

CN1173547A - 铸态铝合金及其制备方法

Info

Publication number: CN1173547A
Application number: CN 96117663
Authority: CN
Inventors: 付霖
Original assignee: CHONGQING AUTOMOBILE INST CHINA AUTOMOBILE INDUSTRIAL CORP
Current assignee: CHONGQING AUTOMOBILE RESEARCH INSTITUTE; China Automotive Engineering Research Institute Co Ltd
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2016-08-14
Also published as: CN1055136C

Abstract

一种铸态铝合金及其制备方法,由Zn:9.0～14.2%;Si:7.5～10.0%;Ti0.3～0.6%;Mg0.35～0.5%;余量为Al组成。它通过生产准备、分批熔炼、钟罩压镁处理、除气处理、变质处理、取样检查、静置、浇注制得。该发明不仅具有良好的综合机械性能,而且工艺制备方法简单,最重要的是取消了热处理工序,缩短了生产周期,降低了能耗,避免了热处理工序中产生的废品,从而改善了产品质量,促进了铝合金工业应用的发展。

Description

铸态铝合金及其制备方法

本发明涉及一种铸造铝合金，尤其是铸态铝合金及其制备方法。

众所周知，铝合金具有许多优良性能，它在机械制造业中的应用极为广泛，特别是随着工业用材料(如汽车工业)轻量化的发展，铝合金的应用更为增多。由于目前铝合金的许多优良性能，尤其是力学——物理性能，是通过热处理获得的，而铝合金的热处理不仅温度(固溶强化温度)要求高，而且温度控制比较困难，同时时间长，耗电量大，工序多，故在热处理过程中易造成废品，并且费用开支较大。因而它成为了铝合金工业生产应用的”拦路虎”，严重阻碍了铝合金在工业应用中的发展。

本发明的目的是提供一种铸态铝合金及其制备方法，使铝合金不需进行热处理在铸态便能使用，并具有良好的铸造工艺性能和综合机械性能。从而扩展铝合金的使用价值，缩短生产周期，降低能耗和生产成本。

本发明的目的是这样实现的：制作一种用于机械制造业的铸态铝合金，其特征是它由Zn：9.0～14.2％；Si：7.5～10.0％；Ti：0.3～0.6％；Mg：0.35～0.6％；余量为Al组成。

本发明按上述组份进行生产，其制备方法按如下次序的几个步骤进行：

生产准备→分批熔炼→钟罩压镁处理→除气处理→变质处理→取样检查→静置→浇注。

其中：生产准备包括：A.备炉料，选好铝锭、锌锭、镁锭、铝钛中间合金和铝硅中间合金；B.将坩锅、熔炼工具清理干净，并涂料；C.对炉料以及熔炼工具进行预热分批熔炼是将铝锭、铝硅中间合金、铝钛中间合金、锌锭依次分批加入坩锅内进行熔炼，待全熔后，铝合金液态温度为680°～720℃。

本发明以Al-Zn合金为基础，利用其合金具有“自动淬火”的优点，便于充分发挥和利用能在铸态应用的特性。在Al-Zn合金中加入适量的Si、Ti、Mg合金元素，通过含金化效果，调整和改造合金的金相组织状态情况，达到改善和提高铸造工艺性能和综合机械性能指标，发展铝合金铸态应用的效能。

在合金中加入适量的Si元素，将含量范围确定为7.5～10％，可使合金组织处于共晶状态，其结晶温度范围小，具有优良的铸造工艺性能和综合机械性能条件，并且能保证铸态铝合金的切削加工性能。在合金中加入一定数量的Ti元素，将形成TiAl₃高熔点化合物(TiAl₃为四方体晶格，晶格常数：a＝5.42A°，c＝8.57A°)，作为外来晶核能促使合金基体组织得到细化，通过细化金属基体组织来实现强化作用。在Al-Zn-Si-Ti合金中加入适量的Mg元素，其目的是提高合金的热强性能，减小壁厚效应，有效地改善热裂倾向，从而发挥铸造性能的潜力。

本发明采用分批熔炼，是将铝锭、铝硅中间合金、铝钛中间合金、锌锭按照配料数额从大到小，溶点从低到高依次加入坩锅内进行熔炼。这样，便于各元素彻底熔解。在分批熔炼后进行钟罩压镁处理，是将镁块装入钟罩里，然后压入铝液内，以便Mg尽可能地少燃烧，较好地均匀扩散渗透在铝液中。在钟罩压镁处理之后进行除气处理，其目的是将铝合金溶液中的气体排泄出来，避免浇注的产品有气孔。由于铝合金溶液中的硅元素含量较高(大于6％)，为了改变其组织状态，加入变质剂进行处理，使晶粒组织得到细化，从而提高铸造工艺性能和机械性能。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的工艺流程图。

由图1可知，本发明的制备过程是：一.生产准备：

1.按如下成份及含量进行备料：

①.锌锭：含锌量为9.2％；

②.镁锭：含镁量为0.45％；

③.铝钛中间合金：含钛量为0.38％；

④.铝硅中间合金：含硅量为8.5％；

⑤.其余量为铝。

2.将坩锅、熔炼工具清理干净、并涂料。

3.对炉料和熔炼工具进行预热。二.分批熔炼：

开炉升温，将合金材料按铝锭、铝硅中间合金、铝钛中间合金、锌锭依次分批加入坩锅内进行熔炼，待全熔后，测量铝液温度为680°～720℃。三.钟罩压镁处理：

当铝液温度达到700～720℃时，用钟罩将镁块压入铝液内，钟罩在铝液中的深度为2/3处进行游动，以便镁在铝液内扩散均匀。四.除气处理：

用氩气装置在铝液中通入氩气，待8～10分钟后停止。在氩气挥发的同时铝溶液中的气体也随之排出。五.变质处理：

当铝液温度为730～750℃时，加入变质剂。将变质剂均匀地撒在铝液表面，保持8～10分钟后，用压勺把变质剂压入铝液中，通过搅拌，使合金晶粒组织得到充分细化，在变质剂挥发的同时，铝液中的渣质浮在铝液表面，然后用勺将浮渣扒去。六.取样检查：

用浇包取少量铝液，浇成试块，冷却后检查断口组织，观察变质效果。七.静置8～10分钟。八.浇注：

浇注温度根据产品结构决定。例：浇注气缸盖(轻型汽车发动机用)，采用重力铸造方法，定量浇注，其浇注温度为740～760℃。

本发明由于采用了上述组份及制备方法，在试验及应用中获得显著的效果。通过国家教委成都科技大学分析测试中心检测和成都发动机公司理化检测中心试验表明本发明具有良好的铸造组织状态和综合机械性能，其性能指标如下：

抗拉强度(σ_b) 244.3～288.2N/mm²；

屈服强度(σ_0.2) 205.7～208.2N/mm²；

延伸率(δ) 2.5～3.29％；

硬度(HB) 86～94

本发明与其他铸造铝合金相比，最显著的特点是不需进行热处理，在铸态便能使用，并具有铝金的优良性能。它与2l101铝合金的对比情况见下表：

合金类别	材料	抗拉强度	屈强强度	延伸率	硬度
	材料	抗拉强度	屈强强度	延伸率	硬度	状态	σ_bN/mm²	σ_0.2N/mm²	8％	HB
	Zl101铝合金	T₆	200～240	170～210	2～3	状态	σ_bN/mm²	σ_0.2N/mm²	8％	HB	70～80
铸态铝合金	Zl101铝合金	T₆	200～240	170～210	2～3	铸态	244.2～288.2	205.7～208.2	2.5～3.2	86～94	70～80

由此可见：本发明不仅具有良好的综合机械性能，而且工艺制备方法简单，更重要的是本发明取消了热处理工序，因而缩短了生产周期，降低了能耗，避免了热处理工序中产生的废品，从而改善了产品质量，大幅度降低了成本。利用本发明铸造的产品，具有良好的综合机械性能，并在铸态就能使用，因此，本发明具有较好的经济效益和社会效益，它将进一步推动铝合金在工业应用中的发展。

Claims

1.一种铸态铝合金，由Zn：9.0～14.2％；Si：7.5～10.0％；Ti：0.3～0.6％；Mg：0.35～0.6％；余量为Al组成。

2.一种如权利要求1所述的铸态铝合金的制备方法，按以下次序的几个步骤进行：

3.根据权利要求2所述的铸态铝合金的制备方法，其特征在于生产准备包括：

A.备炉料：铝锭、锌锭、镁锭、铝钛中间合金、铝硅中间合金；

B.将坩锅、熔炼工具清理干净、并涂料；

C.对炉料以及熔炼工具进行预热。

4.根据权利要求2或3所述的铸态铝合金的制备方法，其特征在于分批熔炼是将铝锭、铝硅中间合金、铝钛中间合金、锌锭依次分批加入在坩锅内进行的熔炼，全熔后、铝合金液态温度为680～720℃。