[發明專利]用于由輕質金屬合金制成的鑄件的激冷區微觀結構

在審

• 申請號: 201510691630.2
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN105537551A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: B.胡;A.K.薩赫德夫;J.T.卡特;J.王
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B22D15/00
• 分類號: B22D15/00;B22D17/00;C22C21/08;C22C21/02;C22C21/10;C22C23/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;石克虎

相關申請的交叉引用

本申請要求提交于2014年10月24日的美國臨時申請號62/068219的權益。上面引用申請的全部公開通過引用并入此文。

技術領域

本公開涉及鑄造輕質金屬合金，例如鋁和/或鎂合金的方法，其中部件設計有利于形成一個激冷區微觀結構(achillzonemicrostructure)，從而獲得具有更高的強度和更高的延展性的鑄造輕質金屬合金部件。

背景技術

本部分提供了涉及本公開內容的不一定是現有技術的背景信息。

輕質金屬組件在制造車輛，特別是汽車時已經變得越來越普遍，其中在燃料效率和性能上的持續改進是所希望的。對于這樣的汽車應用，輕質金屬組件通常由鋁、鎂及其合金構成。這樣的輕質金屬可以形成能夠承載的組件，并且需要強和硬而具有良好的強度和延展性（例如伸長率）。高強度和延展性對于車輛（例如汽車）的安全性要求和耐久性尤其重要。

用于車輛的結構組件的一種示例性的輕質金屬合金是含鋁的合金。含鋁合金可通過鍛造工藝，例如擠出、鍛造、沖壓或鑄造技術，如壓鑄、砂型鑄造、永久型鑄造、熔模鑄造等來成型。在這樣的鑄造中，可以將熔融的金屬澆入鑄模中。熔融金屬遵照鑄模內的形狀，因此當其冷卻和固化時采用了模腔的形狀。在金屬固化并形成部件之后，然后分離模具并從部件移除。在壓鑄工藝中，將熔融金屬材料通常在壓力下通過限定一個或多個孔口或孔隙的沖模。在穿過澆口、澆道和澆注系統到所述沖模之后，使熔融的金屬進入模腔，在此固化以完成鑄造工藝。

所有的鑄件在鑄件的外表面上具有非常薄的激冷區，這發生在靠近模具的較冷的壁附近。激冷區具有不同于部件的其它區域的微觀結構。激冷區靠近內部的樹枝狀微觀結構區域，其從激冷區延伸至鑄件的內部或中心。激冷區通常僅占部件總厚度的很小百分比。

當鑄造合金時，在鑄造過程中的工業標準和局限性通常決定其中包括哪種合金材料和合金成分。合金的選擇最終要滿足部件所需的樹枝狀微觀結構區域的性質，而所述激冷區微觀結構通常被忽略。有時，激冷區在鑄造之后可以部分地被去除以滿足表面粗糙度、表面外觀和/或裝配要求。強度和其它合金性質可以鑒于這些傳統的鑄造技術來進一步改進。輕質金屬鑄件，例如鋁和鎂鑄件，需要與那些高強度鍛鋁和鋼沖壓件相稱的更高強度水平。因此，存在持續的需要來改進鑄造工藝以由具有合適的鑄造性、強度和延展性以及其它特性的合金形成改進的輕質金屬組件。

發明內容

本部分提供了本公開內容的總體概述，而不是其整個范圍或全部特征的全面公開。

在一些方面，本公開內容提供了一種鑄造輕質金屬組件的方法。所述方法包括將熔融的輕質金屬合金導入模具的型腔。將所述熔融的輕質金屬合金固化，然后從所述模具移除固體輕質金屬合金組件。所述固體輕質金屬合金組件設計為具有至少一個區域帶有薄壁。例如在一些變型方案中，所述固體輕質金屬合金組件的至少一個區域的至少一維小于或等于大約2mm，從而使形成的激冷區微觀結構沿著所述固體輕質金屬合金組件的所述至少一維延伸。

在另一些方面，提供了鑄造輕質金屬組件的方法，其包括選擇含有輕質金屬的合金。選擇所述合金以在鑄造固體組件中，尤其在對于鑄造固體組件結構特別重要的鑄件區域中形成激冷區微觀結構。所述輕質金屬選自鋁、鎂及其組合。所述方法可以包括通過將熔融的合金導入模具的型腔中而鑄造所述合金。然后，將所述熔融的合金固化并且從模具作為固體組件移除。所述固體組件設計為在至少一個區域中具有薄壁。例如，所述固體組件在所述至少一個區域中的至少一維可以為小于或等于大約2mm。以此方式，所述激冷區微觀結構沿著所述固體組件的至少一維延伸。

在還有另一些方面，鑄造輕質金屬車輛組件的方法包括將熔融的輕質金屬合金導入限定車輛組件形狀的模具型腔中。所述輕質金屬合金包含鋁、鎂或者鋁和鎂的組合，以及任選其它的預選以提供合適性能的元素。將所述熔融的輕質金屬合金固化，然后從模具作為固體輕質金屬合金車輛組件移除。所述固體輕質金屬合金車輛組件的至少一維小于或等于大約2mm，從而使激冷區微觀結構沿著所述固體輕質金屬合金車輛組件的所述至少一維延伸。

通過本文所提供的描述，進一步的應用領域將變得顯而易見。在發明內容中的描述和具體實施例僅供說明目的，而并非旨在限制本公開的范圍。

附圖說明

這里描述的附圖僅用于選擇的實施方案的說明性目的，而不是所有可能的實施，并且不旨在限制本公開的范圍。

圖1是傳統的輕質金屬鑄造系統的示例性示意圖，其具有設置在其中的固化的輕質金屬部分；和