[發明專利]一種含Sc鑄造亞共晶Al-Mg2Si合金及其生產方法

在審

• 申請號: 201811100363.7
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109112368A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 武曉峰;伍復發;王開寶;李青春;隋國江
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 錦州恒大專利事務所 21222
• 代理人: 陳明

本發明提供了一種含Sc鑄造亞共晶Al?Mg₂Si合金及其生產方法，由以下質量百分比的物質構成：2.53%~7.26%的Mg；1.47%~4.24%的Si；0.15%~0.35%的Sc；余量為Al；其中Mg和Si在鑄態下形成4.0%~11.5%的Mg₂Si相；本發明在合理設計鑄造用合金成分的基礎上，通過稀土元素Sc對合金中共晶Mg₂Si相的變質作用及對初生α?Al相的細化作用，共晶Mg₂Si由粗大的漢字狀轉變為細小的纖維狀，初生α?Al由樹枝晶轉變為球狀晶，力學性能尤其是塑性得到大幅提高，合金的抗拉強度及伸長率分別提高21.41%和86.11%，Sc作為變質劑，同時又作為細化劑，變質、細化合二為一，既簡化了熔煉工藝，又避免了不同元素作變質劑和細化劑之間的相互“毒化”，破壞變質、細化效果，由該合金澆注的鑄件可作為新型輕量化材料的結構件在汽車等交通領域使用。

技術領域

本發明屬于鋁合金技術領域，特別涉及一種含Sc鑄造亞共晶Al-Mg₂Si合金及其生產方法。

背景技術

在傳統的Al-Si-Mg合金中，Mg₂Si作為第二相是通過固溶-時效熱處理彌散析出而強化Al基體的。近年來，從鋁液中直接析出Mg₂Si相而形成的Al-Mg₂Si合金受到國內外學者的廣泛關注。該類合金與傳統的Al-Si-Mg合金相比，含Mg量及Mg₂Si相體積分數更高，具有更高的比剛度、比強度及耐磨性等優良性能，作為航天航空及汽車等領域的新型輕量化材料具有更廣泛的應用前景。然而，鑄態下析出的Mg₂Si相較粗大，初生Mg₂Si呈粗大的、帶孔的枝晶狀，而共晶Mg₂Si則呈粗大的漢字狀、網狀、棒狀及片狀，嚴重地割裂Al基體，導致應力集中，形成裂紋源，惡化合金的力學性能。另外，對于亞共晶成分的Al-Mg₂Si合金，其組織中的初生α-Al微觀上呈粗大的樹枝晶狀，宏觀上為呈柱狀晶，導致合金力學性能和補縮性、抗裂性等鑄造性能的下降。

變質和細化處理是細化Mg₂Si相和初生α-Al相、提高合金的力學性能尤其是塑性的有效方法，且具有操作簡單、成本低、效果顯著等優點。至今為止，人們對過共晶Al-Mg₂Si合金即原位自生Mg₂Si/Al復合材料的變質處理等工藝方法進行了大量研究，而對亞共晶Al-Mg₂Si合金的研究鮮有報道。與過共晶Al-Mg₂Si合金相比，亞共晶Al-Mg₂Si合金的塑性和韌性更好，具有更優良的綜合力學性能，預計會有更廣泛的應用場合。前提是粗大的漢字狀、網狀及片狀的共晶Mg₂Si相及得到有效的細化。同時細化初生α-Al枝晶，使合金力學性能及鑄造性能得到進一步改善。

申請號為201810037556.6的發明專利公開了一種亞共晶Al-Mg₂Si合金的變質及細化方法，以Bi和Zr分別對Mg₂Si含量為4~12.5wt.%的亞共晶Al-Mg₂Si合金中的共晶Mg₂Si相和初生α-Al相進行變質及細化處理，效果顯著，極大地提高了合金的力學性能。