CN117802362A - 一种高强韧铝合金减震塔及其真空压铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强韧铝合金减震塔及其真空压铸方法，铝合金减震塔由以下质量百分比的成分组成：Si 9.8‑10.2％，Mg0.35‑0.45％，Cu 0.45‑0.85％，Mn 0.25‑0.35％，Ti 0.15‑0.2％，Sr0.01‑0.05％，P 0.005‑0.015％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。本发明通过优化铝合金减震塔的成分组成和真空压铸工艺，细化粗大α‑Al晶粒、初晶和共晶Si相，提高铝合金液的纯净度和压铸流动性，消除氢气孔和夹杂物对强度和塑性的危害，提高铝合金减震塔的强度和塑性，抗拉强度≥320MPa，屈服强度≥260MPa，断后伸长率≥10％。铝合金减震塔免热处理，避免热处理变形，满足铝合金减震塔一体化压铸和轻量化设计制造的需求。
Description
技术领域
本发明属于铝合金压铸技术领域，具体是涉及一种高强韧铝合金减震塔及其真空压铸方法。
背景技术
压铸是利用高压强制将铝合金液压入形状复杂的金属模内获得铝合金零部件的精密铸造成型技术，广泛应用于汽车零部件的成型。随着新能源汽车的快速发展，以特斯拉为代表的新能源汽车企业开始大力发展铝合金零部件一体化压铸技术，将白车身上多个铝合金压铸零部件集成在一起真空压铸成型，化繁为简、化零为整，可以大幅度降低生产成本，提高新能源汽车的生产效率、造车精度、安全性能、轻量化效果。传统真空压铸铝合金零部件需要通过热处理来提高零部件的强度。新能源汽车对一体化压铸大型铝合金零部件的尺寸精度要求较高，而热处理过程容易引起铝合金零部件产生尺寸变形和表面缺陷，虽然通过矫正工艺可以改善一定的尺寸精度，但会降低良品率，导致成本急剧上升，开发免热处理的高强韧压铸铝合金材料成为大型一体化压铸铝合金零部件的关键。减震塔是汽车上安装、固定、支撑避震器的重要零部件。随着汽车轻量化的发展，减震塔逐渐采用一体化压铸并且结构越来越轻，这要铝合金具有更高的强度和塑性，同时免热处理以避免热处理后发生形变导致尺寸变化。
公布号为CN117210728A的专利申请公开了一种适用于减震塔压铸一体化材料及方法，铝合金包括以下质量百分比的成分：Si4.0-9.0％，Fe 0.15-0.2％，Mn 0.4-0.8％，Mg0.15-0.25％，Ti 0.1％，Sr 0.01-0.015％，余量为Al以及不可避免的杂质。铝合金的抗拉强度≥250MPa，屈服强度≥120MPa，延伸率≥10％。
公布号为CN110629080A的专利申请公开了一种减震塔的铸造方法，包括：对铝合金液AlSi10MgMn进行除气和精炼，使铝合金液中的组分的百分含量满足Si 9.5-11.5％，Mn0.5-0.8％，Mg 0.2-0.4％，Sr 0.01-0.02％，Cu≤0.03％，Fe≤0.15％，其它杂质元素单个含量≤0.03％，总量≤0.1％，余量为Al；对除气和精炼后的铝合金液进行减震塔压铸；对压铸后的减震塔进行热处理，减震塔的屈服强度≥120Mpa，抗拉强度≥200Mpa，延伸率≥14％。
公布号为CN116603993A的专利申请公开了一种汽车减震塔半固态成型工艺，包括以下步骤：铝液浇注，将制浆用铝液送入SEED高固相制浆单元处进行铝液浇注；浆料制备，将铝液在SEED高固相制浆单元中制备成高固相半固态浆料；将铝液浇注入SEED高固相制浆单元的坩埚筒内；将EMS电磁搅拌单元的搅拌装置移动并环绕至坩埚筒外部；同步启动SEED高固相制浆单元和EMS电磁搅拌单元，坩埚筒在水平面内旋转的同时被电磁搅拌以进行制浆；浆料转移，将制备好的浆料转移至安装于模具上的料管内；压铸成型，启动压铸机用冲头将浆料压铸成减震塔工件。
从生产实践和文献资料检索结果来看，现有压铸铝合金减震塔的强度和塑性仍然偏低，无法满足减震塔一体化压铸和免热处理的要求。因此，现有铝合金减震塔及其压铸方法仍有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种高强韧铝合金减震塔及其真空压铸方法，通过科学设计铝合金的成分组成和真空压铸工艺，提高铝合金的压铸流动性和铝合金减震塔的强度和塑性，避免热处理形变和表面缺陷，满足一体化压铸的需求。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明第一方面提供了一种高强韧铝合金减震塔，其特点是，由以下质量百分比的成分组成：Si 9.8-10.2％，Mg 0.35-0.45％，Cu0.45-0.85％，Mn 0.25-0.35％，Ti 0.15-0.2％，Sr 0.01-0.05％，P0.005-0.015％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。
其中，Si是铝合金减震塔的主要合金化元素，Si可以提高铝合金的压铸流动性，同时和Mg可形成Mg2Si强化相显著增强铝合金减震塔的强度，Si的含量越高，铝合金的流动性越好，强度也越高，但Si的含量过高，也会降低铝合金减震塔的塑性。作为优选地，Si含量为9.8-10.2％。
Mg和Cu是铝合金减震塔的重要强化元素，Mg和Si可形成Mg2Si强化相显著增强铝合金减震塔的强度，Cu和Al可形成Al2Cu强化相显著增强铝合金减震塔的强度。Mg和Cu的含量越高，铝合金减震塔的强度也越高，但Mg和Cu的含量过高，也会降低铝合金减震塔的塑性。作为优选地，Mg含量为0.35-0.45％，Cu含量为0.45-0.85％。
Mn在铝合金减震塔既有增强铝合金减震塔强度的作用，还能与杂质元素Fe形成多元化合物，消除杂质元素Fe对铝合金减震塔强度和塑性的危害。作为优选地，Mn含量为0.25-0.35％。
Ti是以铝钛合金形式加到铝合金减震塔中，主要作用是细化粗大树枝状α-Al晶粒，提高铝合金的压铸流动性，改善铝合金减震塔的组织成分均匀性，提高铝合金减震塔的强度和塑性。Ti含量太低，晶粒细化效果不明显。但Ti含量太高也不会显著提高晶粒细化效果，反而会增加铝合金减震塔的生产成本。作为优选地，Ti含量为0.15-0.2％。
Sr是以铝锶合金形式加到铝合金减震塔中，主要作用是细化变质共晶Si相。共晶Si相在铝合金减震塔中通常是以粗大片状分布在铝合金基体中，这种粗大片状共晶Si相不仅会降低压铸铝合金的流动性，还会严重割裂铝合金基体，是导致铝合金减震塔强度低，特别是塑性低的重要原因。添加0.01-0.05％的Sr，使铝合金减震塔中共晶Si的形态从粗大片状转变为细小均匀的颗粒状或纤维状，可显著提高铝合金减震塔的强度和塑性。
P是以铝磷合金形式加到铝合金减震塔中，主要作用是细化变质初晶Si相。初晶Si相在铝合金减震塔中通常是以粗大块状分布在铝合金基体中，这种粗大块状共晶Si相不仅会降低压铸铝合金的流动性，还会严重割裂铝合金基体，是导致铝合金减震塔强度低，特别是塑性低的重要原因。添加0.005-0.015％的P，使铝合金减震塔中初晶Si的形态从粗大块状转变为细小均匀的颗粒状或纤维状，可显著提高铝合金减震塔的强度和塑性。
Fe是铝合金减震塔中不可避免的杂质元素，在铝合金中通常以粗大针状富Fe相形式分布在铝合金基体中，粗大针状富Fe相会严重割裂铝合金基体，是导致铝合金减震塔强度偏低、特别是塑性较低的重要原因。因此，杂质元素Fe的含量必须严格控制，使Fe的含量≤0.25％。
本发明第二方面提供了一种高强韧铝合金减震塔的真空压铸方法，其特点是，依次包括以下步骤：
步骤一：按铝合金减震塔的成分组成及质量百分比熔炼配制铝合金液，并将铝合金液的温度升高至700-730℃；
步骤二：采用氩气和精炼剂对铝合金液喷吹精炼进行除渣处理，然后扒去铝合金液表面的浮渣；
步骤三：通过炉底安装的透气砖向炉内铝合金液通入由氩气和氯气组成的混合气体进行除氢处理；
步骤四：将铝合金液真空压铸成高强韧铝合金减震塔。
其中，所述步骤一熔炼配制铝合金液是根据铝合金减震塔的成分组成及质量百分比，选用纯铝锭、纯镁锭、铝硅合金、铝铜合金、铝锰合金、铝钛合金、铝锶合金和铝磷合金，经计算和称重后，将原材料放入熔炼炉内加热熔化成铝合金液，然后将铝合金液的温度升高至700-730℃。
作为优选地，所述步骤二中氩气的纯度为99.99％，精炼剂的用量占铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为10-20分钟。
铝合金液中的夹杂物主要是氧化铝，主要来源于铝锭、镁锭、合金等原材料表面的氧化铝膜和熔炼过程中铝合金液氧化产生的氧化铝，其他夹杂物还包括非铝物料的燃烧产物和炉衬脱落的碎渣等。这些夹杂物如果留在铝合金减震塔内，将形成疏松，会割裂铝基体，破坏铝合金的组织连续性，使局部产生应力集中，成为铝合金减震塔断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，最终降低铝合金减震塔的强度和塑性。
采用惰性气体为载体，通过喷粉罐将粉末状固体精炼剂喷吹进入铝合金液中进行精炼除渣是铝加工领域最常用的除渣方法。为了获得较好的除渣效果，同时又不引起铝合金液吸氢和氧化，需要选用纯净度较高的惰性气体氩气作为载流气体。精炼剂的用量不能太少，精炼时铝合金液的温度不能太低，精炼时间不能太短，否者除渣效果不理想。精炼剂用量也不能太多，炼时铝合金液的温度不能太高，精炼时间也不能太长，否者会导致增加铝合金液的氧化和吸氢，并增加生产成本。需要特别指出的是，由于氮气会与铝合金液反应生产氮化铝，不仅会使铝合金液增加夹杂物氮化铝，而且含氮化铝的铝渣属于危废物，因此，要选用惰性气体氩气，不能选用惰性气体氮气。
作为优选地，所述步骤二中精炼剂由以下质量百分比的成分组成：ZnCl2 45.1％，K2CO3 25.3％，NaNO3 7.6％，KF 11.5％，K2SO4 6.3％，Li2SO4 4.2％。
作为优选地，所述步骤二中精炼剂的制备方法依次包括以下步骤：
(1)选用纯度≥99.8％的ZnCl2、K2CO3、NaNO3、KF、K2SO4、Li2SO4为原材料按精炼剂的成分组成及质量百分比进行配料；
(2)在纯度≥99.99％的氩气保护下将原材料在1150℃加热熔化，然后冷却凝固成块体精炼剂；
(3)将块体精炼剂粉粹成粒径≤2毫米粉末，得到所述精炼剂。
铝合金液的除渣效果除了与精炼工艺相关外，还与精炼剂的成分组成及制备方法密切相关。现有市售精炼剂主要采用钠盐、氟盐、氯盐、六氯乙烷等原材料直接破碎混合而成，精炼剂的组分之间互相独立存在，使得精炼剂不仅熔点高，而且除渣效率低，即便使用大量的精炼剂，也不能获得高纯净度的铝合金液。为了提高精炼效果，发明人通过大量的实验探索研究，研制了高效率的新型精炼剂，精炼剂以ZnCl2和K2CO3为主要成分，再配上少量的NaNO3、KF、K2SO4和Li2SO4，同时突破传统机械混合的制备方法，先将原材料在氩气保护下在1150℃加热熔化，然后再冷却凝固和粉粹成粉末状精炼剂，ZnCl2的熔点约为290℃，NaNO3的熔点为306.8℃，K2CO3的熔点为891℃，KF的熔点为858℃，K2SO4的熔点为1069℃，Li2SO4的熔点为859℃，虽然K2CO3、KF、K2SO4、Li2SO4的熔点较高，但通过熔化和凝固结晶，K2CO3与KF形成熔点仅为688℃的KF·K2CO3共晶体，K2SO4与Li2SO4形成熔点仅为716℃的K2SO4·Li2SO4共晶体，使精炼剂的熔点大幅下降，使精炼剂在铝合金液中更容易熔解，ZnCl2分解出Cl2，K2CO3分解出CO2，NaNO3分解出N2、CO2和NO气体，大量的气泡在上浮过程中捕获铝合金液中的夹杂物，起到高效的除渣作用。K2SO4·Li2SO4共晶体熔解成液态熔盐，对氧化铝等夹杂物具有很好的润湿球化作用，促进夹杂物与铝合金液的分离，能进一步提高除渣效率。另外，该精炼剂不含钠盐和六氯乙烷，只含少量氟盐，使用也更加环保。
作为优选地，所述步骤三中氩气的纯度为99.99％，氯气的纯度为99.99％，混合气体中氯气的体积百分比为10-15％，且混合气体的流量为1-2立方米/分钟，除氢的时间为10-20分钟。
铝合金液中的气体主要是氢气，主要来源于熔炼过程中铝合金液与水汽的反应，包括空气中含有的水汽、炉料和燃气带入的水分等。未除气前，铝合金液的含氢量通常在0.3-0.5mL/100gAl。氢在铝合金液中主要以原子或离子态分布在铝原子间隙中，少量以分子态气泡形式悬浮在铝合金液中。氢在铝合金液中的溶解度随温度的降低而逐渐下降。氢在固态铝中的溶解度很低，在铝合金液凝固过程中，大量的氢原子逐渐在晶间富集形核和长大，最后膨胀形成氢气孔。如果不对铝合金液进行除氢处理，大量的氢将保留在铝合金减震塔中形成氢气孔，不仅会降低铝合金减震塔的致密度，还会割裂铝基体，破坏铝合金的组织连续性，使局部产生应力集中，成为铝合金减震塔断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，最终降低铝合金减震塔的强度和塑性。
炉底透气砖除气是在熔铝炉的底部安装多个多孔的透气砖，然后通过透气砖向炉内的铝合金液中通入由氩气和氯气组成的混合气体，混合气体经过多孔透气砖后被分解成细小均匀的小气泡，小气泡在上浮过程中捕获铝合金液中的氢气，然后上浮带出铝合金液，起到除气作用。由于熔铝炉底部均匀安装有多个多孔透气砖，使得气泡在铝合金液分布均匀，同时气泡上浮时对铝合金液还有搅拌作用，避免了炉内铝合金液存在除氢的死角，提高了铝合金液的除氢效率。混合气体的流量越大，通气时间越长，除气效果越好。另外，在混合气体中加入氯气，由于氯气性质活泼，易于铝合金液中的氢原子结合带走铝合金液中氢，因而能显著提高除氢效果，并且混合气体中氯气的体积百分比越高，除氢效果也越好。
作为优选地，所述步骤四中真空压铸时，铝合金液的浇注温度为690-700℃，模具温度为350-400℃，真空度为400-500mbar，充填速度为30-40m/s，增压压力为1000-1500bar，保压时间为5-10秒。
铝合金减震塔的致密度和充型完整性与真空压铸工艺密切相关，真空压铸工艺组合不合理，将得不到组织致密和充型完整的铝合金减震塔。同样无法获得高强度高塑性的铝合金减震塔。发明人通过大量实验研究，发现在铝合金液浇注温度为690-700℃、模具温度为350-400℃、真空度为400-500mbar、充填速度为30-40m/s、增压压力为1000-1500bar、保压时间为5-10秒条件下真空压铸成型，可以获得组织致密和充型完整的高强韧铝合金减震塔。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过科学设计铝合金减震塔的成分组成和真空压铸工艺，细化粗大树枝状α-Al晶粒、粗大片状共晶Si相和粗大块状初晶Si相，提高铝合金液的纯净度和压铸流动性，消除粗大树枝状α-Al晶粒、粗大片状共晶Si相、粗大块状初晶Si相、氢气孔和夹杂物对铝合金减震塔强度和塑性的危害，提高铝合金减震塔的强度和塑性，使铝合金减震塔的抗拉强度≥320MPa，屈服强度≥260MPa，断后伸长率≥10％，与同类型的铝合金减震塔相比，本发明铝合金减震塔的强度提高了10％以上，塑性提高了50％以上，避免了热处理形变和表面缺陷，满足了铝合金减震塔一体化压铸和轻量化设计制造的需求。
附图说明
图1为本发明实施例1铝合金减震塔的显微组织图。
图2为本发明实施例2铝合金减震塔的显微组织图。
图3为本发明实施例3铝合金减震塔的显微组织图。
图4为本发明实施例4铝合金减震塔的显微组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例1：
高强韧铝合金减震塔由以下质量百分比的成分组成：Si 9.9％，Mg 0.38％，Cu0.67％，Mn 0.27％，Ti 0.19％，Sr 0.03％，P 0.008％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。真空压铸方法依次包括以下步骤：
步骤一：按铝合金减震塔的成分组成及质量百分比，选用铝锭、镁锭、铝硅合金、铝铜合金、铝锰合金、铝钛合金、铝锶合金和铝磷合金，经计算和称重后，放入熔炼炉内熔炼配制成铝合金液，并将铝合金液的温度升高至710℃；
步骤二：采用纯度99.99％的氩气和占铝合金液重量0.15％的精炼剂对铝合金液喷吹精炼16分钟进行除渣处理，然后扒去铝合金液表面的浮渣；
步骤三：通过炉底安装的透气砖向炉内铝合金液通入由纯度99.99％的氩气和纯度99.99％的氯气组成的混合气体15分钟进行除氢处理，混合气体中氯气的体积百分比为12％，混合气体的流量为1.6立方米/分钟；
步骤四：在铝合金液浇注温度为695℃、模具温度为380℃、真空度为450mbar、充填速度为36m/s、增压压力为1200bar、保压时间为7秒条件下将铝合金液真空压铸成高强韧铝合金减震塔。
实施例2：
高强韧铝合金减震塔由以下质量百分比的成分组成：Si 10.1％，Mg 0.42％，Cu0.75％，Mn 0.31％，Ti 0.16％，Sr 0.02％，P 0.006％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。真空压铸方法依次包括以下步骤：
步骤一：按铝合金减震塔的成分组成及质量百分比，选用铝锭、镁锭、铝硅合金、铝铜合金、铝锰合金、铝钛合金、铝锶合金和铝磷合金，经计算和称重后，放入熔炼炉内熔炼配制成铝合金液，并将铝合金液的温度升高至720℃；
步骤二：采用纯度99.99％的氩气和占铝合金液重量0.1％的精炼剂对铝合金液喷吹精炼10分钟进行除渣处理，然后扒去铝合金液表面的浮渣；
步骤三：通过炉底安装的透气砖向炉内铝合金液通入由纯度99.99％的氩气和纯度99.99％的氯气组成的混合气体20分钟进行除氢处理，混合气体中氯气的体积百分比为15％，混合气体的流量为2立方米/分钟；
步骤四：在铝合金液浇注温度为700℃、模具温度为350℃、真空度为500mbar、充填速度为30m/s、增压压力为1500bar、保压时间为5秒条件下将铝合金液压铸成高强韧铝合金减震塔。
实施例3：
高强韧铝合金减震塔由以下质量百分比的成分组成：Si 10.2％，Mg 0.35％，Cu0.85％，Mn 0.25％，Ti 0.2％，Sr 0.01％，P 0.015％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。真空压铸方法依次包括以下步骤：
步骤一：按铝合金减震塔的成分组成及质量百分比，选用铝锭、镁锭、铝硅合金、铝铜合金、铝锰合金、铝钛合金、铝锶合金和铝磷合金，经计算和称重后，放入熔炼炉内熔炼配制成铝合金液，并将铝合金液的温度升高至730℃；
步骤二：采用纯度99.99％的氩气和占铝合金液重量0.2％的精炼剂对铝合金液喷吹精炼20分钟进行除渣处理，然后扒去铝合金液表面的浮渣；
步骤三：通过炉底安装的透气砖向炉内铝合金液通入由纯度99.99％的氩气和纯度99.99％的氯气组成的混合气体10分钟进行除氢处理，混合气体中氯气的体积百分比为10％，混合气体的流量为1立方米/分钟；
步骤四：在铝合金液浇注温度为690℃、模具温度为400℃、真空度为500mbar、充填速度为40m/s、增压压力为1000bar、保压时间为10秒条件下将铝合金液压铸成高强韧铝合金减震塔。
实施例4：
高强韧铝合金减震塔由以下质量百分比的成分组成：Si 9.8％，Mg 0.45％，Cu0.45％，Mn 0.35％，Ti 0.15％，Sr 0.05％，P 0.005％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。真空压铸方法依次包括以下步骤：
步骤一：按铝合金减震塔的成分组成及质量百分比，选用铝锭、镁锭、铝硅合金、铝铜合金、铝锰合金、铝钛合金、铝锶合金和铝磷合金，经计算和称重后，放入熔炼炉内熔炼配制成铝合金液，并将铝合金液的温度升高至700℃；
步骤二：采用纯度99.99％的氩气和占铝合金液重量0.1％的精炼剂对铝合金液喷吹精炼10分钟进行除渣处理，然后扒去铝合金液表面的浮渣；
步骤三：通过炉底安装的透气砖向炉内铝合金液通入由纯度99.99％的氩气和纯度99.99％的氯气组成的混合气体20分钟进行除氢处理，混合气体中氯气的体积百分比为15％，混合气体的流量为2立方米/分钟；
步骤四：在铝合金液浇注温度为692℃、模具温度为370℃、真空度为420mbar、充填速度为33m/s、增压压力为1400bar、保压时间为8秒条件下将铝合金液压铸成高强韧铝合金减震塔。
实施例1-4中，所述步骤二中采用的精炼剂由以下质量百分比的成分组成：ZnCl245.1％，K2CO3 25.3％，NaNO3 7.6％，KF 11.5％，K2SO46.3％，Li2SO4 4.2％，而且该精炼剂的制备方法依次包括如下步骤：(1)选用纯度≥99.8％的ZnCl2、K2CO3、NaNO3、KF、K2SO4、Li2SO4为原材料按精炼剂的成分组成及质量百分比进行配料；(2)在纯度≥99.99％的氩气保护下将原材料在1150℃加热熔化，然后冷却凝固成块体精炼剂；(3)将块体精炼剂粉粹成粒径≤2毫米粉末，得到所述精炼剂。
对比例1：
铝合金减震塔的制备工艺参数与实施例1相同，区别在铝合金减震塔中未加钛元素，铝合金减震塔由以下质量百分比的成分组成：Si9.9％，Mg 0.38％，Cu 0.67％，Mn0.27％，Sr 0.03％，P 0.008％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。
对比例2：
铝合金减震塔的成分组成及其制备工艺参数与实施例2相同，区别在于步骤二所用精炼剂是目前常用的市售精炼剂，精炼剂由以下质量百分比的成分组成：26.1％的NaCl，10.6％的Na2SiF6，17.1％的Na2SO4，6.9％的CaF2，9.3％的C6Cl6，14.3％的Na2S2O3和15.7％的NaF，该精炼剂的制备方法是将原材料直接破碎成粒径≤2毫米粉末后混合而成。
对比例3：
铝合金减震塔的成分组成及其制备工艺参数与实施例3相同，区别在于步骤三未通过炉底透气砖向炉内铝合金液通入由氩气和氯气组成的混合气体进行除氢处理。
验证例1：
采用OXFORD-DSC500型差式扫描量热仪分别检测实施例2和对比例2所用精炼剂的熔点，结果如表1所示。从表1可看到，实施例2精炼剂的熔化起始温度为290℃，熔化结束温度仅为716℃。对比例2精炼剂的熔化起始温度为564℃，熔化结束温度为1249℃。通过比较可以看到，本发明研制的精炼剂具有更低的熔化起始温度和熔化结束温度，表明本发明研制的精炼剂更容易熔解于铝合金液，有利于提高除渣效果。
表1精炼剂的熔点对比情况
| 实施例2 | 对比例2 | |
| 熔化起始温度/℃ | 290 | 564 |
| 熔化结束温度/℃ | 716 | 1249 |
验证例2：
采用HDA-V测氢仪和Analyze PoDFA测渣仪现场检测实施例1-4和对比例1-3压铸前铝合金液的含氢量和含渣量，结果如表2所示。从表2可看到，实施例1-4铝合金液的含氢量低于0.1ml/100gAl，含渣量低于0.08mm2/kgAl。而对比例2由于采用传统市售精炼剂进行炉内喷吹精炼，对比例3由于未通过炉底透气砖通人氩气和氯气进行除氢，导致对比例2和对比例3压铸前铝合金液的气渣含量都高于实施例压铸前铝合金液的气渣含量。通过比较可以看到，采用本发明方法可大幅提高铝合金减震塔的洁净度。
表2铝合金液的含氢量和含渣量对比情况
| 含氢量/(ml/100gAl) | 含渣量/(mm2/kg) | |
| 实施例1 | 0.085 | 0.065 |
| 实施例2 | 0.092 | 0.078 |
| 实施例3 | 0.079 | 0.071 |
| 实施例4 | 0.089 | 0.073 |
| 对比例1 | 0.084 | 0.067 |
| 对比例2 | 0.098 | 0.152 |
| 对比例3 | 0.168 | 0.081 |
验证例3：
在实施例1-4和对比例1-3得到铝合金减震塔上取样，在电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2mm/min，检测铝合金减震塔的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率，结果如表3所示。从表3可看到，实施例1-4铝合金减震塔的抗拉强度≥320MPa，屈服强度≥260MPa，断后伸长率≥10％。对比例1由于未添加铝钛合金进行晶粒细化处理，对比例2由于使用常规市售精炼剂进行除渣处理，对比例3由于未采用炉底透气砖除氢，导致铝合金减震塔的强度和塑性都较低。通过比较可以看到，本发明通过科学设计铝合金减震塔的成分组成和真空压铸工艺，细化粗大α-Al晶粒、初晶和共晶Si相，提高铝合金液的纯净度，消除粗大树枝状α-Al晶粒、粗大初晶和共晶Si相、氢气孔和夹杂物对铝合金减震塔强度和塑性的危害，可以大幅提高铝合金减震塔的强度和塑性。
表3铝合金减震塔的室温拉伸力学性能
| 抗拉强度/MPa | 屈服强度/MPa | 断后伸长率/％ | |
| 实施例1 | 344.6 | 286.8 | 10.6 |
| 实施例2 | 337.8 | 279.4 | 11.2 |
| 实施例3 | 355.6 | 294.7 | 10.3 |
| 实施例4 | 321.5 | 260.7 | 11.8 |
| 对比例1 | 324.6 | 259.5 | 6.7 |
| 对比例2 | 307.9 | 250.6 | 6.2 |
| 对比例3 | 321.8 | 259.4 | 6.3 |
验证例4：
在实施例1-4得到铝合金减震塔上取样，经磨制、抛光和腐蚀后在LEIKA-1800型金相显微镜上进行观察，图1为实施例1铝合金减震塔放大100倍的显微组织图，图2为实施例2铝合金减震塔放大100倍的显微组织图，图3为实施例3铝合金减震塔放大100倍的显微组织图，图4为实施例4铝合金减震塔放大100倍的显微组织图。从图1-4可看到，本发明铝合金减震塔的α-Al晶粒、初晶和共晶Si相细小，未见粗大的树枝状α-Al晶粒、初晶和共晶Si相。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (7)
1.一种高强韧铝合金减震塔，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Si 9.8-10.2％，Mg 0.35-0.45％，Cu 0.45-0.85％，Mn0.25-0.35％，Ti 0.15-0.2％，Sr 0.01-0.05％，P 0.005-0.015％，Fe≤0.25％，其余为Al和不可避免的其它杂质，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。
2.一种用于制备如权利要求1所述高强韧铝合金减震塔的真空压铸方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
步骤一：按铝合金减震塔的成分组成及质量百分比熔炼配制铝合金液，并将铝合金液的温度升高至700-730℃；
步骤二：采用氩气和精炼剂对铝合金液喷吹精炼进行除渣处理，然后扒去铝合金液表面的浮渣；
步骤三：通过炉底安装的透气砖向炉内铝合金液通入由氩气和氯气组成的混合气体进行除氢处理；
步骤四：将铝合金液真空压铸成高强韧铝合金减震塔。
3.根据权利要求2所述高强韧铝合金减震塔的真空压铸方法，其特征在于，所述步骤二中氩气的纯度为99.99％，精炼剂的用量占铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为10-20分钟。
4.根据权利要求2所述高强韧铝合金减震塔的真空压铸方法，其特征在于，所述步骤二中精炼剂由以下质量百分比的成分组成：ZnCl245.1％，K2CO3 25.3％，NaNO3 7.6％，KF11.5％，K2SO4 6.3％，Li2SO4 4.2％。
5.根据权利要求2或4所述高强韧铝合金减震塔的真空压铸方法，其特征在于，所述步骤二中精炼剂的制备方法依次包括以下步骤：
(1)选用纯度≥99.8％的ZnCl2、K2CO3、NaNO3、KF、K2SO4、Li2SO4为原材料按精炼剂的成分组成及质量百分比进行配料；
(2)在纯度≥99.99％的氩气保护下将原材料在1150℃加热熔化，然后冷却凝固成块体精炼剂；
(3)将块体精炼剂粉粹成粒径≤2毫米粉末，得到所述精炼剂。
6.根据权利要求2所述高强韧铝合金减震塔的真空压铸方法，其特征在于，所述步骤三中氩气的纯度为99.99％，氯气的纯度为99.99％，混合气体中氯气的体积百分比为10-15％，且混合气体的流量为1-2立方米/分钟，除氢的时间为10-20分钟。
7.根据权利要求2所述高强韧铝合金减震塔的真空压铸方法，其特征在于，所述步骤四中真空压铸时，铝合金液的浇注温度为690-700℃，模具温度为350-400℃，真空度为400-500mbar，充填速度为30-40m/s，增压压力为1000-1500bar，保压时间为5-10秒。
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