[發明專利]一種高強韌鑄造鋁硅合金及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811489233.7
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109338180B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 王順成;康躍華;宋東福;孫小燕
• 申請（專利權）人: 廣東省材料與加工研究所
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/043
• 代理公司: 44216 廣東世紀專利事務所有限公司
• 代理人: 何燦

本發明提供一種高強韌鑄造鋁硅合金及其制備方法和應用，所述鋁硅合金由以下質量百分比的成分組成：Si 7～8％，Mg 0.4～0.5％，Fe 0.1～0.2％，Ti 0.1～0.2％，Sr 0.01～0.02％，La 0.03～0.06％，Ce 0.02～0.04％，其余為Al和不可避免的雜質元素。制備方法包括熔煉配制鋁硅合金液、細化變質、精煉除氣除雜、鑄造和固溶時效處理。本發明通過優化Si、Mg元素的含量，細化變質α?Al晶粒、β?Fe富鐵相和共晶Si相，使α?Al樹枝晶轉變為細小等軸晶粒，使針片狀β?Fe富鐵相和共晶Si相轉變為細小的顆粒狀或短棒狀，消除針片狀β?Fe富鐵相和共晶Si相對鋁硅合金強度、塑性和斷裂韌性的危害。本發明鑄造鋁硅合金具有強度高、塑性好和優異的斷裂韌性，適合于鑄造各種受力結構件，如汽車輕量化結構件。

技術領域

本發明涉及鋁合金及其制備技術領域，具體是涉及一種高強韌鑄造鋁硅合金及其制備方法和應用。

背景技術

鋁合金具有密度小、比強度高、耐腐蝕、易加工成型、可回收利用等優點，廣泛應用于交通運輸工具、電子電器、機械裝備、建筑等領域。隨著汽車輕量化的發展，汽車轉向節、氣囊支撐臂、制動器卡鉗、減震塔、懸置支架、控制臂、發動機缸體和缸蓋等零部件都急需“以鋁代鋼”，已到達汽車輕量化的目的。這些零部件在汽車上都屬于重要的受力結構件，為了提高汽車的安全性和服役壽命，這些零部件對鋁合金的綜合力學性能也要求較高，如較高的強度，優良的塑性和斷裂韌性。

鑄造是將鋁合金液直接澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鋁鑄件的工藝過程。鑄造具有生產效率高、成本低的顯著優點，是目前汽車零部件的廣泛采用的生產工藝。目前鑄造領域最常用的材料是鑄造鋁硅合金，如A356、ADC10、ADC12等。鑄造鋁硅合金雖然具有較好的鑄造流動性和機械加工性能，但目前常用的鑄造鋁硅合金仍然普遍存在強度偏低、塑性較差和斷裂韌性不足的問題，如A356鑄造鋁硅合金在T6熱處理狀態下的抗拉強度通常低于280MPa，屈服強度低于240MPa，伸長率低于7％，強度和塑性都無法滿足大部分汽車受力結構件的要求。

因此，現有鑄造鋁硅合金及制備方法仍有待改進和發展。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種具有高強度、高塑性和優異的斷裂韌性和耐腐蝕性能的高強韌鑄造鋁硅合金及其制備方法和應用。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明所述的高強韌鑄造鋁硅合金，其特點是：該鋁硅合金由以下質量百分比的成分組成：Si 7～8％，Mg 0.4～0.5％，Fe 0.1～0.2％，Ti 0.1～0.2％，Sr 0.01～0.02％，La 0.03～0.06％，Ce 0.02～0.04％，其余為Al和不可避免的雜質元素。

優選的，所述鋁硅合金由以下質量百分比的成分組成：Si 7.7％，Mg 0.42％，Fe0.12％，Ti 0.16％，Sr 0.018％，La 0.036％，Ce 0.024％，其余為Al和不可避免的雜質元素。

優選的，所述La與Ce的質量比為3:2，雜質元素單個含量小于0.05％，總量小于0.15％。

本發明所述高強韌鑄造鋁硅合金的制備方法，其特點是依次包括以下步驟：

第一步：按所述高強韌鑄造鋁硅合金的成分組成及質量百分比，選用鋁源、硅源、鎂源、鈦源、鍶源、鑭源和鈰源為原材料進行配料；

第二步：將鋁源在760～780℃加熱熔化，然后再加入硅源和鎂源，攪拌熔化成鋁合金液；

第三步：在鋁合金液中加入鈦源、鍶源、鑭源和鈰源進行細化變質處理；

第四步：采用高純惰性氣體和無鈉精煉劑對鋁合金液噴吹精煉10～20分鐘進行除氣除雜處理，接著扒渣后再靜置20～40分鐘；