[發明專利]高強度鑄造鋁合金

有效

• 申請號: 201010607633.0
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102051505A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 陳根榮;張廣杰
• 申請（專利權）人: 浙江金盾風機風冷設備有限公司;陳根榮;張廣杰
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/02;C22F1/043
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 張謙

技術領域

本發明公開一種高強度鑄造鋁合金，用于制造電站、地鐵、隧道等軸流風機動葉輪葉片，屬于鋁合金材料的技術領域。

背景技術

目前，國內外風機行業用于制造軸流風機動葉輪的鑄造鋁合金多為鋁硅系（YL104、360）和鋁硅銅系（YL112、380）兩類。其中，鋁硅系合金流動性好，熱脆性及收縮傾向小，致密性好且不易產生裂紋；而鋁硅銅系合金因銅合金元素成分較多，其熱裂和收縮傾向加大，流動性也稍差，不適合鑄造形狀復雜的薄壁零件。因此，鋁硅系合金是風機行業制造葉片的材料首選，但如何最大限度的提高強度是需要解決的主要課題。

發明內容

為了克服鋁硅系合金強度偏低、而鋁硅銅系合金鑄造工藝性稍差的不足，本發明提供一種室溫抗拉強度大于320Mpa、伸長率為2.5-4%的高強度鑄造鋁合金。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種高強度鑄造鋁合金，由以下重量百分比的組分配制而成：Si：9.0～11.0%、Cu：0.3～0.5%、Mg：0.3～0.4%、Mn：0.3～0.5%、Zn：0.2～0.35%、Fe≤0.4%，余量為Al。

作為上述方案的進一步設置，本發明高強度鑄造鋁合金由以下重量百分比的組分配制而成：Si：11.0%、Cu：0.4%、Mg：0.3%、Mn：0.5%、Zn：0.2%、Fe：0.1%，余量為Al。

所述高強度鑄造鋁合金，在鑄造的工序中，熔煉溫度740-770℃，除渣、脫氣溫度730-750℃；鑄件成型后再進行固溶處理和人工時效，其中固溶加熱溫度535±5℃?，保溫時間3-4h，轉移時間＜20s，冷卻介質為40-60℃溫水；時效采用完全人工時效，在固溶處理后1h內進行，時效的加熱溫度為175±5℃，保溫時間6-8h，然后在室溫空氣中冷卻至室溫。

????本發明高強度鑄造鋁合金，汲取了鋁硅系和鋁硅銅系兩類合金的各自特點，根據合金中各主要元素在合金中的影響，在鋁硅系合金的基礎上，通過調整各主要元素的質量分數，來達到既能保證鑄造工藝性良好，又能提高合金強度的目的。

下面結合合金中各主要元素在合金中的作用來進一步說明。

1.硅（Si）：合金中的主要元素。硅可以增加合金的流動性，改善鑄造工藝性能，并對合金的抗拉強度和硬度有直接影響。但過量的硅會降低合金的伸長率，容易產生熱裂紋。從相圖上分析，當硅的質量分數為11%時，合金的凝固范圍最窄，有利于防止產生縮松和熱裂。故選定硅的質量分數為9-11%；

2.鎂（Mg）：在鋁硅系和鋁硅銅系合金中，鎂通常作為雜質元素，過多的鎂會導致凝固范圍寬，收縮傾向大，影響合金的鑄造工藝性。但鎂對鋁也有明顯的強化作用，特別是鑄件需要熱處理時，鎂的強化作用更為明顯。新材料中將其質量分數控制在0.3-0.4%；

3.錳（Mn）：在鋁硅系和鋁硅銅系合金中，錳也通常作為雜質元素存在，錳也有一定的補充強化作用，特別是錳能溶解雜質鐵以減小其有害影響。錳的質量分數控制在0.3-0.5%；

4.銅（Cu）：銅是重要的合金元素，特別是鋁硅銅系合金中，高強度主要是含有較多的銅元素，并通過熱處理強化促成的。但銅含量過高，收縮和熱裂傾向加大，會嚴重影響合金的鑄造工藝性。新材料中將其質量分數定為0.3-0.5%；

5.鋅（Zn）：適量的鋅可可改善合金液的流動性和合金的抗拉強度，但過量的鋅也會使合金熱裂傾向增加，伸長率下降。其質量分數控制在0.2-0.35%；

6.鐵（Fe）：鐵是鋁合金中的主要有害元素，其質量分數嚴格控制在0.4%以下。

需要注意的是，鋁合金在生產過程中，不可避免的會帶有雜質，這是公知常識，本發明將雜質的百分含量控制在≤0.15%的范圍內。雜質一般包括鎳（Ni）、鈦（Ti）、鉻（Cr）、錫（Sn）、鉛（Pb）、鋯（Zr）等。

本發明高強度鑄造鋁合金，在低壓壓鑄條件下，其室溫抗拉強度為320-350Mpa，伸長率為2.5－4％，布氏硬度大于75。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不受以下實施例所限定。

實施例1

本發明高強度鑄造鋁合金，由以下重量百分比的組分配制而成：Si：11.0%、Cu：0.4%、Mg：0.3%、Mn：0.5%、Zn：0.2%、Fe：0.1%，余量為Al。

本發明采用以上重量百分比組分時，所使用的鑄造方法為金屬模低壓壓鑄：

1.熔煉采用獨立熔煉方式，即專爐專用，但加熱方式不限。鐵質坩堝、熔煉工具、包括模具和鋁液接觸部位都要采取嚴格的隔離措施。