[發明專利]一種壓鑄AlMgSiMn鋁合金的熱處理工藝

在審

• 申請號: 201410516375.3
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN105525233A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 黃曉藝
• 申請（專利權）人: 黃曉藝
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種壓鑄AlMgSiMn鋁合金的熱處理工藝。

背景技術

近年來，隨著汽車特別是轎車輕量化技術的發展，高強韌壓鑄鋁合金在汽車關鍵結構部件如底盤副車架、車門、車門立柱、減震彈簧支座等零件上的成功開發與應用引人注目，得到了汽車主機廠的高度認可。

高強韌壓鑄鋁合金和廣泛使用的壓鑄鋁合金ADC12、A380相比，具有如下特點：①材料屬于Al-Si-Mg系、Al-Si-Mn系和Al-Mg-Si系；②嚴格控制Cu的含量在0.05以下；③嚴格控制Fe的含量在0.15%以下；④適當提高Mn的含量在0.4%~0.8%；⑤其他雜質也嚴格控制。目前高強韌壓鑄鋁合金多為國外公司開發，其牌號有Silafont36、Aural2、Aural3和Magsimal59等。

高強韌壓鑄Al-Mg-Si系合金具有鑄態強度高、韌性好、耐腐蝕性能優良、無需固溶強化熱處理等優點，擁有廣闊的應用前景。但由于對該材料的組織與力學性能如疲勞特性、時效處理后的性能等缺乏深入的研究，使得人們對該材料的特性缺乏足夠的認識，因而限制了Al-Mg-Si系合金在壓鑄行業中的應用。基于此，本文以高強韌壓鑄AlMg5Si2Mn合金為對象，研究了時效處理前后的組織和力學性能變化，為后續的推廣應用奠定基礎。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種壓鑄AlMgSiMn鋁合金的熱處理工藝，已解決現有技術的不足。

本發明的技術方案是：一種壓鑄AlMgSiMn鋁合金的熱處理工藝，原材料為Al、Si、Mn鑄錠、中間合金及工業純鎂，在高Al2O3、低SiO2石墨坩堝電阻爐中加熱熔化，在Al液溫度上升至700℃時，用氬氣精煉15min，清理后靜置10min，控制澆注溫度690~710℃準備澆注，壓鑄機選用鎖模力為2800kN的臥式冷室壓鑄機，壓射壓力為115MPa，鑄件成形后分為兩組，一組為常規鑄態試樣，另一組為時效態試樣，時效溫度和時效時間為250℃下保溫1h。

本發明的有益效果：鑄態下合金抗拉強度為324MPa，斷后伸長率為8.31%，相對其他常用壓鑄鋁合金的強度和塑性較高。時效處理后合金的力學性能出現明顯變化，抗拉強度、屈服強度和布氏硬度分別提高了14%、29%、9%，斷后伸長率的變化不明顯。

具體實施方式

試驗原材料為Al、Si、Mn鑄錠、中間合金及工業純鎂，在高Al2O3、低SiO2石墨坩堝電阻爐中加熱熔化。在Al液溫度上升至700℃時，用氬氣精煉15min，清理后靜置10min，控制澆注溫度690~710℃準備澆注。本試驗采用的初始試樣是厚度為4mm的薄板，外形尺寸200mm×60mm。壓鑄機選用鎖模力為2800kN的臥式冷室壓鑄機，壓射壓力為115MPa。試驗合金經光譜分析后得到的準確成分如表1所示。鑄件成形后分為兩組，一組為常規鑄態試樣，另一組為時效態試樣。通過前期的參數優化試驗，最終確定時效溫度和時效時間為250℃下保溫1h。

拉伸試驗在材料萬能試驗機上進行，試樣伸長率由引伸計測量得出。試驗環境溫度為室溫，相對濕度60%，加載速率為5mm/min。疲勞試驗在電液伺服疲勞試驗機上進行，加載頻率為10Hz，載荷比R=0，載荷波形為正弦波。疲勞試驗采用的應力幅值為57~125MPa之間的7個應力水平，試驗時記錄每級應力下的疲勞壽命次數，并且繪制成S-N曲線。拉伸試樣和疲勞試樣均為最小截面積為40mm2的矩形截面試樣。在試樣的相同部位取金相組織分析用樣品，分別用600#、200#和2000#砂紙進行打磨，并用酒精清洗干凈，最后在金屬拉伸試驗機上做拉伸試驗。

表2中結果顯示，鑄態下合金抗拉強度為324MPa，斷后伸長率為8.31%，相對其他常用壓鑄鋁合金的強度和塑性較高。時效處理后合金的力學性能出現明顯變化，抗拉強度、屈服強度和布氏硬度分別提高了14%、29%、9%，斷后伸長率的變化不明顯。

程小宇、李凱等人對常用壓鑄合金（A380、ADC12）進行熱處理后得到的力學性能如表3所示，其中A380和ADC12試樣分別是通過減速壓射工藝和常規壓鑄工藝成形。可以發現，本試驗中采用的AlMg5Si2Mn合金僅通過一小時的低溫時效處理就可獲得較高的抗拉強度，且仍能保持較高的伸長率。因而AlMg5Si2Mn合金的強化手段簡單，時間短，能量消耗少，在工程應用中更具有優勢。