[發明專利]一種高強韌高模量鋁合金材料及其壓鑄工藝

有效

• 申請號: 201910163796.5
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109868397B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 王春濤;湯華平;姚杰;林真;王渠東;雷川;丁文江
• 申請（專利權）人: 寧波合力模具科技股份有限公司;上海交通大學;上海輕合金精密成型國家工程研究中心有限公司;鳳陽愛爾思輕合金精密成型有限公司
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22C21/00;C22C1/03;C22C1/06;B22D17/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 胡永宏

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種高強韌高模量鋁合金材料及其壓鑄工藝，所述鋁合金材料由質量百分數計的如下元素組成，Mg：2.5～6.0％，稀土元素Ce、La的一種或兩種：0.01～1.2％，Mn、Cr、V中的一種或兩種及以上：2.0～10.0％，余量為Al，雜質≤0.45％。所述鋁合金材料的室溫綜合力學性能優異，彈性模量高。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種高強韌高模量鋁合金材料及其壓鑄工藝。

背景技術

鋁合金是以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用。

鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，使用量僅次于鋼。近年來鋁合金在汽車行業應用越來越多，汽車行業的應用對鋁合金性能提出了更高的要求，一些重要部件，如汽車卡鉗，不但要求鋁合金具有較高的強度，同時還需要高的彈性模量，超出目前使用的常用鋁合金彈性模量范圍，通常鋁合金的彈性模量為72GPa，無法滿足其用于制備汽車零部件的使用要求。

現有技術中，提高鋁合金彈性模量的方法主要有合金化法和復合化；其中，合金化法主要是通過加入鋰(Li)制備鋁鋰合金，如中國專利文獻CN105648283A公開一種低密度、高剛度鑄造鋁鋰合金及其制備方法，彈性模量不低于78GPa，但Li元素性質活潑，成本高，主要用于航空航天領域；復合化法主要是加入SiC、Ti₂B等顆粒制備鋁基復合材料，如中國專利文獻CN106834833A公開一種高模量、超高強TiB₂顆粒增強Al-Zn-Mg-Cu復合材料及其制備方法，可以獲得高模量的鋁合金，但其工藝復雜，成本高，主要用于航空航天領域，迫切需要開發工藝簡單、成本低廉的高強韌高模量鋁合金用于汽車領域，推動汽車輕量化發展。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種高強韌高模量鋁合金材料，該材料力學性能優良、彈性模量高，解決現有技術中汽車輕量化工藝中所用鋁合金彈性模量和強度無法滿足使用要求的問題。

本發明的另一目的是提供上述鋁合金材料的壓鑄工藝，工藝穩定性好。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

第一方面，高強韌高模量鋁合金材料，由質量百分數計的如下元素組成，Mg：2.5％～6.0％，稀土元素Ce、La的一種或兩種：0.01％～1.2％，Mn、Cr、V中的一種或兩種及以上：2.0％～10.0％，余量為Al，雜質≤0.45％。優選的，所述Al和Mg分別選自工業純鋁和工業純鎂；

所述稀土元素Ce、La分別以鋁-稀土中間合金加入；

所述Mn、Cr、V分別以鋁錳、鋁鉻、鋁釩中間合金加入。

更優選的，所述鋁-稀土中間合金為鋁-鈰中間合金、鋁-富鈰混合稀土或鋁-鑭中間合金中至少一種。

第二方面，上述高強韌高模量鋁合金材料的壓鑄工藝，包括如下步驟：

S1：熔煉合金，制備鋁合金熔體；

S2：將鋁合金熔體在680～740℃下進行壓鑄，壓力為50～200MPa，壓射速度為1.0～4.0m/s，冷卻速率為100～1000K/s，制備得到鋁合金鑄件；其中，步驟S1包括如下分步驟：

(1)烘料：將工業純鋁、工業純鎂、鋁-稀土中間合金、鋁鈦硼中間合金、鋁錳、鋁鉻、鋁釩中間合金原料分別預熱至200～300℃，保溫0.5～2小時；