[發明專利]一種高強Al-Si鑄鍛合金的制備方法

有效

• 申請號: 201710425910.8
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107217181B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 杜曉東;張雅;李玉坤;吳玉程;雷璇璇;葛海濤
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/043
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種采用微合金化和溫壓工藝復合制備高強Al?Si鑄鍛合金的方法，在傳統Al?Si鑄鍛合金的成分基礎上，添加微量Mg、Cu、Zr和稀土Sc元素進行合金化改性，通過熔煉鑄造得到鑄錠，而后對鑄錠在適當的溫度和應變速率下進行溫壓處理制備出高強Al?Si鑄鍛合金。本發明制得的高強Al?Si鑄鍛合金與目前傳統工藝生產的Al?Si鑄造合金相比，性能得到顯著提高，而且采用此工藝方法制備高強Al?Si鑄鍛合金簡單易行，生產成本低廉，在航空、航天、汽車、機械制造領域具有非常廣闊的生產應用前景，適用于大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種采用微合金化和溫壓工藝復合制備高強Al-Si鑄鍛合金的方法，屬于金屬材料及制備技術領域。

背景技術

在航空航天及汽車等領域，在保證強度的條件下減輕重量以節約材料和減少運行中的能量消耗是人們長期追求的目標，也是現代先進制造技術發展的趨勢之一。密度小、比強度高的鋁合金作為優良的輕質結構材料成為了首選。

鑄造鋁合金具有優良的力學性能、鑄造成型性能、生產效率高等優勢，因而受到國內外研究工作者的廣泛重視。其中Al-Si合金因其良好的鑄造流動性、較好的力學性能、低的熱膨脹系數和良好的耐腐蝕性能而成為最為廣泛的鑄造鋁合金系列。

傳統Al-Si鑄造合金雖然能成形較復雜的零件，但強度有限，性能較低，變形性能較差。常規條件下，合金組織中的共晶硅相以針狀、棒狀或者板條狀析出，在受力過程中易產生應力集中，存在對基體的割裂作用，致使合金的變形和力學性能受到很大限制。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明旨在提供一種采用微合金化和溫壓工藝復合制備高強 Al-Si鑄鍛合金的方法。

本發明所制備的高強Al-Si鑄鍛合金的成分按質量百分比構成如下：

Si 2.98～3.50％，Mg 0.50～0.65％，Cu 0.50～0.65％，Zr 0.15～0.25％，Sc0.05％，鋁為平衡余量。

各成分按質量百分比優選如下：

Al 95.24％，Si 3.5％，Mg 0.50％，Cu 0.50％，Zr 0.21％，Sc 0.05％。

本發明采用微合金化和溫壓工藝復合制備高強Al-Si鑄鍛合金的方法，包括如下步驟：

步驟1：配料

按照配比量稱取對應質量的純Al、Al-Si中間合金、Al-Mg中間合金、Al-Cu中間合金、 Al-Zr中間合金及Al-Sc中間合金；

步驟2：熔煉鑄造制備合金鑄錠

2a、將步驟1稱取的純Al、Al-Si中間合金加入到預熱好的坩堝內，預熱溫度為350℃，而后隨爐一起升溫到730℃，全部熔化后靜置并保溫25min；

2b、將步驟1稱取的Al-Cu中間合金、Al-Zr中間合金加入到2a中獲得的合金熔液中，全部熔化后靜置并于730℃保溫15min；

2c、將2b獲得的合金熔液的溫度降至700℃，用鋁箔包裹加入步驟1稱取的Al-Sc中間合金、Al-Mg中間合金，全部熔化后攪拌，并于700℃保溫靜置10min，使其成分擴散均勻；

2d、向2c獲得的合金熔液中加入精煉劑C₂Cl₆精煉除氣，將精煉后所得的鋁合金熔體在 700℃保溫靜置10～15min后用扒渣工具除渣，最后在矩形金屬模具中澆鑄成型，獲得合金鑄錠；精煉劑C₂Cl₆的添加質量為2c獲得的合金熔液質量的1～1.5％；

步驟3：溫壓處理