[發(fā)明專利]一種鋁硅鎂系鑄造鋁合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210392226.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN102912197A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈宏林;余朝陽;安新波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波科達(dá)工貿(mào)有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/02
• 分類號(hào): C22C21/02;C22C1/06;C22F1/043
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁硅鎂系鑄造鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

在純鋁中加入其它金屬或者非金屬，可以配制處各種可供壓力加工或鑄造用的鋁合金。根據(jù)鋁合金的成分和加工工業(yè)特點(diǎn)，可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。鑄造鋁合金可用金屬鑄造成形工藝直接獲得零件的鋁合金，這類在工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛，鑄造鋁合金中合金化元素硅的最大含量超過多數(shù)變形鋁合金中的硅含量。鑄造鋁合金除含有強(qiáng)化元素之外，還必須含有足夠量的共晶型元素，以使合金有相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性。現(xiàn)有技術(shù)的鑄造鋁合金，添加到鋁中的元素主要由硅、銅、鎂、鐵、錳、鋅等，其中鋁硅鎂系鑄造合金由于熱膨脹系數(shù)小、熱傳導(dǎo)性好、熱裂傾向小、流動(dòng)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為鑄造鋁合金中用量最大的一類合金，可用于汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、制動(dòng)泵體、制動(dòng)鉗體等零部件。

中國專利申請(qǐng)(公開號(hào)：CN102312137A)涉及鋁硅鎂系鑄造鋁合金及鑄造工藝，該鋁合金組分包含以下質(zhì)量百分比的元素：硅6.5-7.5；鎂0.40-0.60；鈦0.10-0.30；鍶0.01-0.03；鐵≤0.20；銅≤0.10；鋅≤0.20；錳≤0.10；鈹≤0.01；釩≤0.02；其余為鋁。該鋁合金鑄造工藝包括：將A356.2鋁錠裝爐熔煉；再加入變質(zhì)材料進(jìn)行精煉；靜置預(yù)定時(shí)間后進(jìn)行澆鑄；之后依次進(jìn)行固溶、冷卻、轉(zhuǎn)移及時(shí)效處理。雖然該鋁硅系鑄造鋁合金克服了現(xiàn)有鋁合金強(qiáng)度和延伸率偏低的缺陷，但是由于其成分配伍和制造工藝不合理，仍然難以改變耐熱性較低、工作溫度一般低于185℃的缺陷，無法滿足其制造汽車部件的要求，因此提供一種機(jī)械性能較高、具有高速切削加工性能，同時(shí)兼具高溫力學(xué)性能的鋁硅鎂系鑄造鋁合金成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種機(jī)械性能較好，不僅高速切削加工性能較好，同時(shí)兼具高溫力學(xué)性能高的鋁硅鎂系鑄造鋁合金。

本發(fā)明的上述目的可以通過以下技術(shù)方案得以實(shí)施：一種鋁硅鎂系鑄造鋁合金，該鋁合金由以下質(zhì)量百分比的成分組成：Si：6.8％-7.2％、Mg：0.8％-1.1％、Fe：0.45％-0.6％、Cu：≤0.05％、Zn：≤0.07％、Mn：0.25％-0.45％、Sb：0.1％-0.15％、Ti：0.12％-0.16％，其他雜質(zhì)元素中單項(xiàng)雜質(zhì)元素含量≤0.03％，雜質(zhì)元素總含量≤0.1％，余量為鋁。

本發(fā)明鋁合金鋁硅鎂系鑄造鋁合金必然包括硅元素和鎂元素，硅元素和鎂元素的合理配伍使得鋁合金具有熱膨脹系數(shù)小、熱傳導(dǎo)性好、熱裂傾向小、流動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，使本發(fā)明的鑄造鋁合金明顯區(qū)別于其它鑄造鋁合金或變形鋁合金。此外硅元素的添加能解決鋁銅合金和鋁鎂合金不能固溶強(qiáng)化的現(xiàn)象。

鎂元素和鋁能有較高的互溶，對(duì)鋁合金的物理性能有較大提高，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用Mg的含量控制在0.4％-0.6％，采用該含量的鎂元素?zé)o法使最終鑄造鋁合金具有高速切削加工性能和高溫力學(xué)性能達(dá)，必須將Mg的含量適量提高至0.8％以上。但是過多的鎂元素容易造成合金脆性增加，，生產(chǎn)過程氧化控制成本較高，所以需將Mg元素的含量控制在1.1％以下。

銅元素與鋁元素一樣具有面心立方結(jié)構(gòu)，銅的熔點(diǎn)為1084.5℃。在鋁硅鎂系鑄造鋁合金中添加銅元素，不會(huì)形成任何三元化合物。銅和鋁的晶格常數(shù)相差很大，但銅能溶于鋁，因此加入銅元素后，使鋁的點(diǎn)陣發(fā)生很大的畸變，產(chǎn)生很顯著的強(qiáng)化作用，隨著銅含量的提高，強(qiáng)度急劇升高而延伸率劇烈下降。本發(fā)明為保證加工性能，需要較優(yōu)良的延伸率，因此將銅元素的添加量控制在0.05％以下。

鐵元素和鈦元素作為過渡族元素，其在平衡條件下幾乎不固溶于鋁，且以高溫穩(wěn)定高彈性模量彌散的金屬間化合物存在，從強(qiáng)化基體和晶界，使得鋁硅鎂系鑄造鋁合金具有優(yōu)良的高溫綜合力學(xué)性能。本發(fā)明選取的鐵、鈦元素含量需要合理選取，不能無限擴(kuò)大其含量，因?yàn)殍F元素含量過高會(huì)引起鑄件產(chǎn)生裂紋，使鑄件產(chǎn)生脆性，而鈦元素需要與鐵元素配合才能達(dá)到增強(qiáng)鋁合金高溫性能的效果。

錳元素熔點(diǎn)為1244℃。錳元素在鋁硅鎂系鑄造鋁合金中起到兩方面作用，一為中和鐵元素的有害作用，使鐵元素僅發(fā)揮其正面作用即提高高溫性能的作用，因此鐵元素和錳元素的配比也是選取錳元素含量的重要參考參數(shù)；二為提高鋁硅鎂系鑄造鋁合金的耐蝕性，添加錳元素可以細(xì)化材料組織，提高再結(jié)晶溫度，增強(qiáng)鋁合金的耐熱性。