CN118080812A - 一种变形铝合金铸件及其成型工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变形铝合金铸件及其成型工艺，通过半固态挤压铸造形成铸件，所得铸件微观上晶粒由传统的树枝晶转变成球形或近球形晶粒，其圆整度为0.75~0.9，固相分数为10~30%，同时晶粒大小均匀分布，无异常长大晶粒，晶粒平均尺寸为40~80μm，改善了组织状态，优化了晶粒分布，另外铸件晶粒内部具有规则的亚结构，晶粒内部和晶界处具有位错分布，位错密度为0.6×10¹⁰~1.6×10¹⁰/cm²。由于半固态挤压铸造同时结合了半固态和挤压铸造低速高压的优势，能有效避免铸件产生卷气和缩松，同时减少热裂，提高平面度，便于后续阳极着色。

Description

一种变形铝合金铸件及其成型工艺

技术领域

本发明涉及变形铝合金铸件及其压铸成型领域，具体涉及一种变形铝合金铸件及其成型工艺。

背景技术

铝合金铸造成型是一种将熔融状态的铝或铝合金注入模具内经过冷却后形成所需形状铝铸件的工艺方法。铸造铝合金通常Si元素含量较高，具有较好的流动性，容易铸造成型；但力学性能往往较低，且较难进行热处理强化，同时由于Si元素的影响无法满足后续阳极着色的要求。

变形铝合金是通过冲压、弯曲、轧制或者挤压等工艺使其组织和形状发生改变的铝合金。变形铝合金因其具有优良的性能和广泛的应用而备受青睐，按其性能和使用特点，变形铝合金可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金和特殊铝合金。根据是否可热处理，又可分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。变形铝合金具有密度小、强度高、良好导电性和导热性以及优异的耐腐蚀性等优点，相对于铸造铝合金，变形铝合金力学性能更高，可满足阳极着色的要求。

然而变形铝合金在铸造时容易出现热裂现象，从而破坏铸件的完整性，导致铸件内部或表面出现裂纹，这些裂纹不仅会降低铸件的外观质量，还会削弱铸件强度和韧性；由于裂纹的存在，铸件在受到外力作用时容易发生断裂或变形，从而严重影响其承载能力和使用寿命；热裂还会影响铸件的疲劳性能，裂纹是疲劳裂纹扩展的起点，它们会在交变应力的作用下逐渐扩大，导致铸件在远低于设计寿命的情况下失效。此外，热裂还会影响铸件的耐腐蚀性能。因此，在变形铝的铸造过程中，解决变形铝合金铸造热裂问题尤为关键。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种变形铝合金铸件，结合半固态技术进行挤压铸造，以达到改善铸件组织状态，优化晶粒尺寸及分布，减少凝固收缩差，避免缩孔及热裂的产生，提高铸件平面度，便于后续阳极着色。

为解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：

本申请实施例提供一种变形铝合金铸件，是通过变形铝合金重熔成半固态浆料后挤压铸造形成，所得晶粒均匀细小，晶粒平均尺寸40~80μm；所述铸件晶粒内部具有规则的亚结构，晶粒内部和晶界处具有位错分布，位错密度为0.6×10¹⁰~1.6×10¹⁰/cm²。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的半固态浆料是采用气体诱导半固态成型工艺将变形铝重熔而成。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的变形铝合金为Al-Mg-Si或Al-Mg-Si-Cu系合金。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的变形铝合金牌号为6063、6463、6061和6013中的一种。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的变形铝合金为Al-Mg-Si系合金时，变形铝合金铸件的析出相中包含Mg₂Si相，Mg₂Si相的平均尺寸为132-165nm。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的变形铝合金为Al-Mg-Si-Cu系合金时，变形铝合金铸件的析出相中包含Mg₂Si相和Al₂Cu相，Mg₂Si相和Al₂Cu相平均尺寸分别为52-75nm，和42-55nm。

本申请实施例还提供了一种变形铝合金铸件的成型工艺，将半固态技术与挤压铸造工艺结合起来，改善铸件组织状态，优化晶粒尺寸及分布，同时解决变形铝合金在挤压铸造过程中的热裂问题。

所述成型工艺包括以下步骤：

变形铝合金熔化：将变形铝合金熔化完成后进行除气除渣，得到纯净的铝合金熔体，并设置铝合金熔体温度为铝合金熔点温度30~50℃以上保温待用；

GISS半固态制浆：采用气体诱导半固态成型工艺对铝合金熔体进行处理，制得的纯净半固态浆料；

挤压铸造：采用挤压铸造机对上述半固态浆料进行压铸。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的变形铝合金铸件的成型工艺还包括变形铝合金熔化前的预处理步骤：将变形铝合金棒材切成块体，用毛刷清除表面的脏污和铝屑后，在炉边烘干。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的GISS半固态制浆步骤中，所采用的气体为惰性气体或氮气，气体扩散通道为石墨棒，石墨棒上分布有孔径大小为纳米级别的微孔；石墨棒插入铝合金熔体深度距离底端2~5mm处。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的GISS半固态制浆步骤中，温度控制在铝合金熔点以上30~50℃，气压为5~10bar，气体流量为10~20L/min；制浆时间为2~10s。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的半固态浆料的固相分数控制为10~30%。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的挤压铸造步骤中，保压压力为120~180bar，保压时间为10~20s，充型速度为100~200mm/s，模具温度为310~350℃。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本申请实施例所述的变形铝合金铸件是通过半固态铝挤压铸造而成，晶粒平均尺寸控制在40~80μm的范围内，不仅可以减少晶界数量，降低晶界滑动和裂纹扩展的可能性，从而提高材料的强度和韧性，还有助于提高材料的加工性能，使其更容易进行后续的变形和阳极着色变得容易。

2、本申请实施例所述的变形铝合金铸件的晶粒内部具有规则的亚结构，这种亚结构对于提高材料的性能也起到了重要作用。规则的亚结构有助于增强晶粒内部的稳定性，减少晶粒内部的应力集中和缺陷，从而提高材料的强度和耐久性。

3.本申请实施例所述的变形铝合金铸件的错位密度控制合适的范围内，适量的位错分布可以增加材料的强度和硬度，同时也有利于提高材料的塑性变形能力。

4. 本申请实施例所述的变形铝合金的成型工艺将半固态技术与GISS技术、挤压铸造工艺结合，在变形铝合金熔化阶段通过控制铝合金熔体的温度，可以减少合金成分的偏析，适当的保温时间有助于消除铝合金熔体中的气体和夹杂物，提高了合金的纯净度；GISS技术通过注入气体在铝合金熔体中产生强烈的搅拌作用，使铝合金熔体中的温度梯度和溶质浓度梯度得到有效的均匀化，不仅有利于细化晶粒，提高合金的力学性能，还有助于减少铸造缺陷，如气孔、缩松等；压铸过程中利用GISS技术制备的半固态铝的优势，使铝合金熔体在高压下快速凝固，进一步细化晶粒，提高合金的致密度和力学性能。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为非半固态金相组织和本实施例形成的变形铝合金铸件的组织结构图，其中A为非半固态金相组织，B为本实施例形成的变形铝合金铸件组织结构。

图2为实施例1和对比例1的铝合金铸件的X光照图，其中A为对比例的铸件局部图，B为本实施例形成的变形铝合金铸件局部图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中说明书和权利要求所涉及的术语“包括”以及与其等同的其他描述方式，均在于覆盖不排他的包含，既包含了已明确在说明书和权利要求书中描述的内容，也可以包含未在说明书和权利要求书中描述，但为产品、方法或结构中所固有的步骤或单元。

本申请实施例提供一种变形铝合金铸件，通过半固态铝挤压铸造而成，变形铝合金的晶粒均匀细化，晶粒平均尺寸为40~80μm；这种细化处理能够显著提高材料的力学性能和塑性，同时，晶粒细化不仅可以减少晶界数量，降低晶界滑动和裂纹扩展的可能性，改善了变形铝的热裂问题，从而提高材料的强度和韧性，还有助于提高材料的加工性能。并且在变形铝合金的晶粒内部具有规则的亚结构，可以减少晶粒内部的应力集中和缺陷，从而提高材料的强度和耐久性。晶粒内部和晶界处具有位错分布，位错密度的增加可以提高材料的强度，但过高的位错密度可能增加材料的内部应力，降低其热塑性，因此会导致材料在热加工过程中更容易出现热裂的可能，在一定程度上在一定程度上控制位错密度的变化，可以达到改善并行率加工过程中的热裂现象；在本申请中位错密度为0.6×10¹⁰~1.6×10¹⁰/cm²。晶粒圆整度是指晶粒形状接近圆形的程度，用于描述晶粒的规整性和形状特征；圆整度高的晶粒形状更接近于完美的圆形，而圆整度低的晶粒则可能呈现出不规则的形状。当晶粒形状不规则时，晶界处的应力集中可能更为显著，会增加裂纹萌生和扩展的风险；在本申请中，晶粒圆整度为0.75~0.9，可以在一定程度上改善晶粒间的相互作用和材料的微观结构，更规整的晶粒形状有助于减少裂纹的传播和发展，提高变形铝铸件的强度和韧性。

在变形铝的压铸成型过程中，由于合金的收缩和液相凝固时产生的拉应力会导致变形铝产生多孔和裂纹。在本申请，采用半固态铝压铸制造变形铝，半固态铝中的固相颗粒开始形成并占据部分空间，与液相共同构成半固态结构，金属在凝固过程中具有更好的流动性和填充性，有助于减少铸造缺陷，如气孔和缩松等，提高材料的平面度。在本申请的具体实施过程中，半固态铝的固相分数与变形铝性能之间存在密切的关系，在半固态压铸中，固相分数的增加会改变合金的凝固行为，适量的固相颗粒也可以作为骨架支撑，减少收缩应力和热裂的发生；但是随着固相分数的增加，固相颗粒开始形成并占据部分空间，这可能会限制液相的流动和补缩能力，从而增加热裂的风险。因此，确保合金能够顺利凝固并减少热裂的发生。本申请的一些实施例中，所述的半固态铝的固相分数为10%~30%。在另一些实施例中，所述固相分数为10%~15%或者15%~22%或者22%~25%或者25%~30%。优选的，所述固相分数为22%~27%。

作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的变形铝合金为Al-Mg-Si或Al-Mg-Si-Cu系合金。

本申请实施例所采用的Al-Mg-Si系合金，在可热处理强化变形铝合金中，其耐蚀性表现出色；还具有强度适中、焊接性良好的优点。这些优点主要得益于其在过饱和固溶态下析出的不同相，这些析出相有效地提高了合金的强度。本申请中，变形铝经过重熔、挤压铸造后，析出相中包含了Mg₂Si相。Mg₂Si相的存在对合金的阳极保护作用可以有效提高Al-Mg-Si系合金的耐腐蚀性能。Mg₂Si相的也会改变合金的凝固路径和液相的流动性，以此对热裂产生影响，Mg₂Si相的平均尺寸对变形铝的缩孔和热裂影响明显，较小的Mg₂Si相尺寸意味着相的分布更为均匀，这有助于减少缩孔的形成，同时，细小的Mg₂Si相也可能有助于降低热裂的风险，因为它们能够提供更好的机械支撑和减少应力集中。但Mg₂Si相的尺寸过大，它们可能会成为缩孔和热裂的源头，因为它们会占据更多的空间并增加应力集中的可能性。因此，在一些实施中，Mg₂Si相的平均尺寸为132-165nm。

在Al-Mg-Si-Cu系合金中，变形铝经过重熔、挤压铸造后，析出相中包含Mg₂Si相和（CuAl₂相；Mg₂Si相细小的平均尺寸有助于减少缩孔和热裂，提高合金的强度和韧性。CuAl₂相中Cu元素的加入可以明显增加合金中Al₂Cu相的数量，从而提高合金的强度和硬度；但是Cu含量的增加也可能导致合金的塑性下降，以及沿晶断裂倾向的增加。本申请实施例所采用的Al-Mg-Si-Gu系合金时，Cu元素的加入控制为0.17-0.21wt%，变形铝合金的析出相中，β'相（Mg₂Si）与θ相（Al₂Cu）平均尺寸分别为52-75nm，和42-55nm。

具体的，作为优选的，在本申请的一些实施例中，用来制备半固体铝的铝合金原料选自牌号为6063、6463、6061和6013中的一种。

本申请实施例还提供了一种变形铝合金铸件的加工工艺，将半固态技术与挤压铸造工艺结合起来，使得变形铝合金在挤压铸造的组织状态，优化晶粒形貌及分布的都改善，同时解决变形铝在铸造过程中的热裂问题。

所述加工工艺包括以下步骤：

变形铝合金熔化：将变形铝熔化等到铝合金熔体，并将铝合金熔体的温度保持在高于其熔点温度30~50℃保温待用；在高于变形铝熔点温度保温，可以确保铝合金熔体的温度稳定，防止在后续操作中因温度波动而影响产品质量；

半固态制浆：采用气体诱导半固态加工工艺（GISS）对铝合金熔体进行处理，制得的纯净半固态浆料；

挤压铸造：采用挤压铸造机对上述半固态浆料进行压铸。

在本申请中，采用气体诱导半固态加工工艺（GISS）进行制浆，通过注入气体在铝合金熔体中产生强烈的搅拌作用，使铝合金熔体中的温度梯度和溶质浓度梯度得到有效的均匀化；不仅有利于细化晶粒，提高合金的力学性能，还有助于减少铸造缺陷，如气孔、缩松等。同时，惰性气体在金属液表面形成的惰性气氛能减少熔体与空气的接触，降低熔体氧化的风险。气体流量、压力直接影响铝合金熔体中的气泡分布和大小，进而影响半固态铝的微观结构和性能，在本申请的实施例中，气压为5~10bar，这个压力范围确保气体能够有效地注入到铝液铝合金熔体中，同时避免由于气压过高导致的熔体飞溅或不稳定现象；气压适中时，气泡的形成和分布更为均匀，有利于形成稳定的半固态结构。在本申请的实施例中，气体流量为10~20L/min，这个流量范围能够确保足够的气体能够迅速而均匀地注入到熔体中，从而实现对熔体的快速热抽离和强力局部抽离。作为进采用气体诱导半固态加工工艺（GISS）中，为了确保铝合金熔体能够顺利转变为半固态，处于合适的半固态状态，须严格控制铝合金熔体的温度，避免过高或过低导致制备失败或产品质量下降。因此，本申请的实施例中，所述流变温度控制在高于变形铝合金熔点温度30℃~50℃。GISS时间2s~10s，保温时间60-80s；GISS过程中使用的净化气体类型对最终产品的质量和性能至关重要，选择适当的气体并确保其纯净度，可以避免不必要的杂质引入，从而影响铝件的纯净度和性能；因此在本申请实施例中，所采用的气体为氮气或惰性气体。通过控制采用气体诱导半固态加工工艺（GISS）的条件，以及各个条件及参数对的配合，可以将得到的半固态铝的固相分数控制在10%~30%，满足本申请的要求。

本申请中，采用挤压铸造机对半固态铝进行压铸成型，由于半固态铝具有一定的流动性，可以在高压下充分填充模具的每一个角落，同时高压还有助于消除浆料中的气孔和缺陷，提高产品的致密性和强度。在半固态铝挤压铸造步骤中，保压压力、保压时间、充型速度以及模具温度等工艺参数对变形铝的性能具有显著的影响。随着保压压力的增加，变形铝的致密度通常会提高，内部缺陷如气孔和缩松会减少，有助于提高铝材的力学性能和抗疲劳性能。较高的保压压力能够促进铝合金熔体在模具中的充分流动和填充，减少铸造缺陷，并改善铝材的微观结构。为了确保在金属液充型后，能够对其施加足够的压力，以消除铸造件内部的缩孔和疏松等缺陷，并提高其致密度，在本申请实施例中，挤压铸造所采用保压压力控制为120~180 bar。优选的，一些实施例中，所述保压压力为120~150bar ，或者为150~170bar，或者为170~180bar。其中保压压力在150~170bar时，获得的变形铝的性能最优。

在本申请所述的挤压铸造过程中，保压时间的长短直接影响铝材的结晶过程和微观组织，保压时间关系到铝合金熔体在模具中是否能充分凝固，减少变形铝的缺陷。保压时间过短可能导致铝材未完全凝固，而过长的时间则可能导致晶粒过度长大而粗化，降低材料的力学性能。在本申请的实施例中，为了确保铝合金熔体在模具中充分凝固，减少铸造缺陷，将保压时间控制在10~20s。

在本申请所述的挤压铸造过程中，控制充型速度能够保证铝合金熔体平稳地填充模具，减少涡流和湍流带来的缺陷；充型速度过快可能导致铝合金熔体冲击模具壁；而速度过慢可能导致铝合金熔体温度降低，影响流动性。因此，充型速度应在保证铝合金熔体平稳流动的前提下，避免产生氧化夹杂，本申请的实施例中，充型速度控制为100~200mm/s。一些实施例中，所述充型速度为100~120mm/s，或者为120~150mm/s，或者150~180mm/s，或者180~200mm/s。

在本申请所述的挤压铸造过程中，控制模具温度对控制铝合金熔体的冷却速度和结晶过程非常重要，而铝合金熔体的冷却速度和结晶过程又影响铝材的微观结构和性能；通常过高的模具温度可能导致铝材晶粒粗大，降低力学性能；过低的模具温度则可能导致铝合金熔体流动性差，充型不完全。为了确保铝合金熔体在模具中具有合适的流动性和凝固速度，保证充型完全，本申请实施例中，所述模具温度控制为310~350℃。优选的，一些实施例中，所述模具温度控制为310-340℃。

实施例1

本实施例提供一种变形铝合金铸件，通过以下方法加工而成：

合金预处理：将合金牌号为6013高强度变形铝合金棒材（对应的合金成分为：Si：0.84%，Fe：0.11%，Mg：0.918%，Cu：0.189%，Mn：0.317%，Zn：0.021%，Ti：0.0054%，Cr：0.0123%，其余为铝），切成Ф136×150mm的铝合金块，用毛刷清除表面的脏污和铝屑后，放在炉边烘干15min；

变形铝合金熔化：将上述铝合金块加热至720℃熔化等到铝合金熔体，并将铝合金熔体在690℃保温待用；在高于变形铝熔点温度保温，可以确保铝合金熔体的温度稳定，防止在后续操作中因温度波动而影响产品质量；

半固态制浆：采用气体诱导半固态加工工艺（GISS）对铝合金熔体进行处理，制浆温度为690℃，所通气体为Ar，所述气压为8bar，气体流量为20L/min，石墨棒直径为26mm，长度为165mm，插入铝液深度距离铝液底部约4mm，制浆时间为5s，得到半固态铝固含量为18.3%；

挤压铸造：采用挤压铸造机对上述半固态铝进行压铸，充型速度为100mm/s，保压压力为170MPa，保压时间为10s，模具温度为310℃。

如图1所示，相对采用非半固态变形铝加工成的变形铝材料，本实施例多得到的变形铝材料通过上述工艺得到的变形铝合金的晶粒均匀细化，晶粒平均尺寸为40~80μm；晶粒圆整度为0.75~0.9，晶粒内部具有规则的亚结构；晶粒内部和晶界处具有位错分布，位错密度为0.6×10¹⁰~1.6×10¹⁰/cm²。

对比例1

采用合金牌号为6013高强度变形铝合金（对应的合金成分为：Si：0.84%，Fe：0.11%，Mg：0.918%，Cu：0.189%，Mn：0.317%，Zn：0.021%，Ti：0.0054%，Cr：0.0123%，其余为铝）作为对比例1，与实施例所得到的铝合金材料进行形貌和性能比较。

对比例2

该对比例中同样采用，合金牌号为6013高强度变形铝合金（对应的合金成分为：Si：0.84%，Fe：0.11%，Mg：0.918%，Cu：0.189%，Mn：0.317%，Zn：0.021%，Ti：0.0054%，Cr：0.0123%，其余为铝），与实施例1的区别在于直接通过高压铸造，压力为70MPa，充填速度20m/s。

上述实施例1与对比例1所得到的铝合金工件进行形貌评价和性能检测。裂纹和气泡分别采用肉眼观察和X光检测，（裂纹数量按照10块板求平均值，裂纹宽度按照所在板上最大的3条求平均值，气泡数量及直径按照10块板求平均值，气泡直径选取所在板上最大的5个气泡求平均值），屈服强度、拉伸强度以及断裂伸长率采用依据ASTM-B557标准的方法检测；晶粒的平均粒径依据ASTM-E112标准的方法进行检测。其中形貌的对比结果参见图1和图2。性能检测中，抗拉强度、屈服强度、延伸率均参照标准GBT32468-2015进行测试，测试结果参见表1。

表1：实施例1与对比例1-2性能检测结果

在上述实施例1的基础上，为了进一步了解为了考察半固态制浆过程中制浆温度对变形铝材料性能的影响，设置不同制浆温度的实验，考虑到生产过程的可操作性，GISS温度选择在≥670℃时进行，以避免铝合金熔体固相率太高出现到不干净的现象，其他步骤和参数均与上述实施例1相同。制浆温度的设置及变形铝材料的性能参见下表2。

表2：GISS温度与性能结果关系

在上述实施例1的基础上，为了进一步了解为了考察半固态制浆过程中制浆时间对变形铝材料性能的影响，设置不同制浆时间的实验，其他步骤和参数与上述实施例1相同。制浆温度的设置及变形铝材料的性能参见下表3。

表3：制浆时间与性能结果关系

在上述实施例1的基础上，为了进一步了解为了考察挤压铸造过程中保压压力对变形铝材料性能的影响，设置不同保压压力的实验，其他步骤和参数与上述实施例1相同。制浆温度的设置及变形铝材料的性能参见下表4。

表4：保压压力与性能结果关系

在上述实施例1的基础上，为了进一步了解为了考察挤压铸造过程中保压时间对变形铝材料性能的影响，设置不同保压时间的实验，其他步骤和参数与上述实施例1相同。制浆温度的设置及变形铝材料的性能参见下表5。

表5：保压时间与性能结果关系

在上述实施例1的基础上，为了进一步了解为了考察挤压铸造过程中充型速度对变形铝材料性能的影响，设置不同充型速度的实验，其他步骤和参数与上述实施例1相同。制浆温度的设置及变形铝材料的性能参见下表6。

表6：充型速度与性能结果关系

在上述实施例1的基础上，为了进一步了解为了考察挤压铸造过程中模具温度对变形铝材料性能的影响，设置不同模具温度的实验，其他步骤和参数与上述实施例1相同。制浆温度的设置及变形铝材料的性能参见下表7。

表7：模具温度与性能结果关系

实施例2

本实施例提供一种变形铝合金铸件，通过以下方法加工而成：

合金预处理：将合金牌号为6013高强度变形铝合金棒材（对应的合金成分为：Si：0.84%，Fe：0.11%，Mg：0.918%，Cu：0.189%，Mn：0.317%，Zn：0.021%，Ti：0.0054%，Cr：0.0123%，其余为铝），切成Ф136×150mm的铝合金块，用毛刷清除表面的脏污和铝屑后，放在炉边烘干20min；

变形铝合金熔化：将上述铝合金块加热至740℃熔化等到铝合金熔体，并将铝合金熔体在690℃保温待用；在高于变形铝熔点温度保温，可以确保铝合金熔体的温度稳定，防止在后续操作中因温度波动而影响产品质量；

半固态制浆：采用气体诱导半固态加工工艺（GISS）对铝合金熔体进行处理，制浆温度为680℃，制浆时间为10s，所通气体为Ar，所述气压为10bar，气体流量为10L/min，石墨棒直径为26mm，长度为165mm，插入铝液距离铝液底部约2mm，制浆时间为5s，得到半固态铝固含量为22.6%；

挤压铸造：采用挤压铸造机对上述半固态铝进行压铸，充型速度为100mm/s，保压压力为120MPa，保压时间为420s，模具温度为340℃。

相对采用非半固态变形铝加工成的变形铝材料，本实施例多得到的变形铝材料通过上述工艺得到的变形铝合金的晶粒均匀细化，晶粒平均尺寸为40~80μm；晶粒圆整度为0.75~0.9；晶粒内部具有规则的亚结构，晶粒内部和晶界处具有位错分布，位错密度为0.6×10¹⁰~1.6×10¹⁰/cm²。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (12)

1.一种变形铝合金铸件，其特征在于，通过变形铝合金重熔成半固态浆料后挤压铸造形成，所得变形铝合金铸件的晶粒均匀细小，晶粒平均尺寸为40~80μm，晶粒圆整度为0.75~0.9，固相分数为10~30%；所述铸件晶粒内部具有规则的亚结构，晶粒内部和晶界处具有位错分布，位错密度为0.6×10¹⁰~1.6×10¹⁰/cm²。

2.根据权利要求1所述的变形铝合金铸件，其特征在于，所述半固态浆料是采用气体诱导半固态成型工艺将变形铝重熔而成。

3.根据权利要求1所述的变形铝合金铸件，其特征在于，所述变形铝合金为Al-Mg-Si或Al-Mg-Si-Cu系合金。

4.根据权利要求3所述的变形铝合金铸件，其特征在于，所述变形铝合金牌号为6063、6463、6061和6013中的一种。

5.根据权利要求3所述的变形铝合金铸件，其特征在于，所述变形铝合金为Al-Mg-Si系合金时，变形铝合金铸件的析出相中包含Mg₂Si相，Mg₂Si相的平均尺寸为132-165nm。

6.根据权利要求3所述的变形铝合金铸件，其特征在于，所述变形铝合金为Al-Mg-Si-Cu系合金时，变形铝合金铸件的析出相中包含Mg₂Si相和Al₂Cu相，Mg₂Si相和Al₂Cu相的平均尺寸分别为52-75nm和42-55nm。

7.一种如权利要求1所述的变形铝合金铸件的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

变形铝合金熔化：将变形铝合金熔化完成后进行除气除渣，得到纯净的铝合金熔体，并设置铝合金熔体温度为铝合金熔点温度30~50℃以上保温待用；

GISS半固态制浆：采用气体诱导半固态成型工艺对铝合金熔体进行处理，制得的纯净半固态浆料；

挤压铸造：采用挤压铸造机对上述半固态浆料进行压铸。

8.根据权利要求7所述的成型工艺，其特征在于，还包括变形铝合金熔化前的合金预处理步骤：将变形铝合金棒材切成块体，用毛刷清除表面的脏污和铝屑后，在炉边烘干。

9.根据权利要求7或8所述的成型工艺，其特征在于，所述GISS半固态制浆步骤中，所采用的气体为惰性气体或氮气，气体扩散通道为石墨棒，石墨棒上分布有孔径大小为纳米级别的微孔；石墨棒插入铝合金熔体距离底端2~5mm处。

10.根据权利要求7或8所述的成型工艺，其特征在于，所述GISS半固态制浆步骤中，温度控制在铝合金熔点以上30~50℃，气压为5~10bar，气体流量为10~20L/min；制浆时间为2~10s。

11.根据权利要求7或8所述的成型工艺，其特征在于，所述半固态浆料的固相分数控制为10~30%。

12.根据权利要求7或8所述的成型工艺，其特征在于，所述挤压铸造步骤中，保压压力为120~180bar，保压时间为10~20s，充型速度为100~200mm/s，模具温度为310~350℃。