[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)韌鑄造鋁合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610196580.5
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105803272B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王順成;徐靜;趙禹凱;鄭開宏
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省材料與加工研究所
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043
• 代理公司: 廣東世紀(jì)專利事務(wù)所44216
• 代理人: 劉卉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金制造領(lǐng)域，具體是涉及一種高強(qiáng)韌鑄造鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鑄造鋁合金是可以采用鑄造工藝成形的鋁合金，如重力鑄造、高壓壓鑄、低壓鑄造、擠壓鑄造等。現(xiàn)有鑄造鋁合金主要包括Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn四大類。Al-Si系鑄造鋁合金的Si含量通常在4～13%，由于Si含量較高，因此具有很好的鑄造流動性，同時還有很好耐磨性和機(jī)械加工性能，是目前鑄造鋁合金中品種最多、用量最大的鋁合金，廣泛用于殼體、缸體、箱體、框架等零部件。但Al-Si系鑄造鋁合金的強(qiáng)度較低，塑性較差，無法滿足一些汽車受力結(jié)構(gòu)件的要求，如汽車控制臂、軸承座、車輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動機(jī)支架、制動器卡鉗等。

Al-Cu系鑄造鋁合金通常含有4.5～5.5%的Cu元素，由于Cu元素既具有固溶強(qiáng)化作用又有時效析出強(qiáng)化作用。因此，Al-Cu系鑄造鋁合金的強(qiáng)度較高，主要用于制作承受大的動、靜載荷的砂型鑄件。Al-Mg系鑄造鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在大氣和海水中的抗腐蝕性能好，室溫下有良好的綜合力學(xué)性能和可切削性，常用于作雷達(dá)底座、飛機(jī)的發(fā)動機(jī)機(jī)匣、螺旋槳、起落架等零件。Al-Zn系鑄造鋁合金有“自行淬火”作用，不經(jīng)熱處理就可使用，有較高的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定，常用于制作模型、型板及設(shè)備支架等。相比于Al-Si系鑄造鋁合金，現(xiàn)有的Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系鑄造鋁合金，由于Si含量通常較低，其鑄造性能都較差，這三類鑄造鋁合金通常只能鑄造形狀比較簡單的鑄件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種強(qiáng)度高、塑性好、流動性優(yōu)良的高強(qiáng)韌鑄造鋁合金及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的高強(qiáng)韌鑄造鋁合金，其特點(diǎn)是由以下質(zhì)量百分比的成分組成：Si 4.5～6.5%，Mg 1.5～2.5%，Cu 1.5～2.5%，Zr 0.01～0.02%，B 0.002～0.004%，Eu 0.01～0.03%，Re 0.1～0.3%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中所述Re的成分及質(zhì)量百分比為：Tb 15～25%，Dy 10～15%，Ho 25～35%，Tm 10～15%，Yb 15～20%，Lu 5～10%。

其中，最優(yōu)的成分及質(zhì)量百分比為：Si 5.5%，Mg 2.0%，Cu 2.0%，Zr 0.015%，B 0.003%，Eu 0.02%，Re 0.2%，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中所述Re的成分及質(zhì)量百分比為：Tb 19%，Dy 12%，Ho 31%，Tm 13%，Yb 17%，Lu 8%。

一種高強(qiáng)韌鑄造鋁合金的制造方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：

第一步：選用Al-5Zr-1B合金、Al-10Eu合金及純度為99.7%的鋁錠、99.9%的速溶硅、99.85%的鎂錠、99.99%的電解銅和99.9%的混合重稀土Re作為原材料；

第二步：將鋁錠在770～790℃加熱熔化，加入占原材料總重量為4.5～6.5%的速溶硅、1.5～2.5%的鎂錠和1.5～2.5%的電解銅，攪拌熔化成鋁合金液；

第三步：對鋁合金液進(jìn)行精煉除渣后，加入占原材料總重量為0.2～0.4%的Al-5Zr-1B合金、0.1～0.3%的Al-10Eu合金和0.1～0.3%的混合重稀土Re，攪拌使鋁合金液的成分均勻；

第四步：將鋁合金液降溫至700～720℃并靜置0.5～1小時后，鑄造成鋁合金；

第五步：將鋁合金在480～490℃固溶處理6～8小時，水淬后，在170～180℃時效處理3～5小時，隨爐冷卻后得到高強(qiáng)韌鑄造鋁合金。

本發(fā)明所述高強(qiáng)韌鑄造鋁合金的成分及質(zhì)量百分比的選擇與限定理由如下：

Si：Si在鋁合金中能與Al形成Al+Si共晶液相，是保障鋁合金鑄造流動性的主要成分。Si含量越高，鋁合金的鑄造流動性越好，但鋁合金的塑性會下降。當(dāng)Si的含量超過6.5%時，鋁合金的塑性會出現(xiàn)顯著下降。為了保證鋁合金具有足夠的鑄造流動性和塑性。因此，Si含量選擇在4.5～6.5%，最佳含量為5.5%。

Mg：Mg在鋁合金中能與Si形成Mg₂Si強(qiáng)化相，增強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度，Mg含量越高，鋁合金的強(qiáng)度越高。但Mg含量太高，會引起鋁合金的鑄造流動性下降。為了保證鋁合金獲得足夠的強(qiáng)度和鑄造流動性。因此，Mg含量選擇在1.5～2.5%，最佳含量為2.0%。