[發明專利]一種高強耐磨的鑄造鋁硅合金及其鑄造方法

有效

• 申請號: 201910546706.0
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110218914B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 陳學文
• 申請（專利權）人: 廣東工程職業技術學院
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043;C22C1/06
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 馬赟齋;冼俊鵬

本發明公開了一種高強耐磨的鑄造鋁硅合金及其鑄造方法。這種鑄造鋁硅合金由以下質量百分比的成分組成：Si 12.5～14.5％，Mg 1.6～1.9％，Zr 0.2～0.4％，Ta 0.1～0.2％，Nb 0.05～0.1％，Ru 0.05～0.1％，雜質元素單個含量≤0.05％，雜質元素總量≤0.15％，余量為Al。同時也公開了這種高強耐磨鑄造鋁硅合金的鑄造方法。本發明在優化Si、Mg主合金元素的基礎上，通過微合金化處理，細化變質富Fe相、共晶Si相和初生Si相，提高鑄造鋁硅合金的強度、塑性和耐磨性能。本發明鑄造鋁硅合金具有強度高、塑性好和優異的耐磨性能。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種高強耐磨的鑄造鋁硅合金及其鑄造方法。

背景技術

鑄造鋁硅合金由于Si含量較高，因而具有優良的鑄造流動性、耐磨性能和機械加工性能，同時還有較好的氣密性、抗熱裂性和低的熱膨脹系數。因此，鑄造鋁硅合金廣泛應用于汽車、摩托車、農機具、3C產品、電動工具、縫紉機、電梯等領域對耐磨性要求較高且形狀結構復雜的鋁合金零部件，如發動機缸體、缸套、活塞、剎車塊、帶輪、齒輪泵軸承等零部件。隨著交通工具、機械裝備、電子電器等向輕量化、智能化的發展，鑄造鋁硅合金件不斷向薄壁化、整體化、集成化等方向發展，這要求鑄造鋁硅合金具有更高的強度和塑形。現有鑄造鋁硅合金雖然具有優異的鑄造流動性、耐磨性能和機械加工性能等特點，但強度偏低、塑形較差的問題日益突出，極大的限制了鑄造鋁硅合金的應用。

現有鑄造鋁硅合金強度偏低、塑性較差的原因包括如下：首先是鑄造鋁硅合金的含Fe量較高，Fe在鋁合金中通常是以粗大的針狀Al-Fe-Si系富Fe相形式存在鑄造鋁硅合金基體中，這種粗大的針狀富Fe相本身屬于硬而脆的金屬間化合物相，會嚴重割裂鋁基體，成為鑄造鋁硅合金受力斷裂的裂紋源和裂紋擴展方向。其次是鑄造鋁硅合金由于Si含量較高，Si在鑄造鋁硅合金中是以針狀共晶Si和粗大塊狀初生Si形式共同存在，針狀共晶Si和粗大塊狀初生Si也是硬脆相，同樣會嚴重割裂鋁基體，降低鑄造鋁硅合金的強度、塑性和耐磨性能。因此，現有鑄造鋁硅合金及其鑄造方法仍有待改進和發展。

發明內容

為了克服現有技術存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種高強耐磨的鑄造鋁硅合金；本發明的目的之二在于提供這種高強耐磨的鑄造鋁硅合金的鑄造方法。高強耐磨的鑄造鋁硅合金中“高強”是指鋁硅合金室溫抗拉強度大于400MPa，“耐磨”是指鋁硅合金磨損率小于0.2×10^-6g/m。

本發明通過微合金化處理，細化變質富Fe相、共晶Si和初生Si相，提高鑄造鋁硅合金的強度、塑性和耐磨性能。

為了實現上述的目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明提供了一種高強耐磨的鑄造鋁硅合金，這種鑄造鋁硅合金由以下質量百分比的成分組成：Si 12.5％～14.5％，Mg 1.6％～1.9％，Zr 0.2％～0.4％，Ta 0.1％～0.2％，Nb 0.05％～0.1％，Ru 0.05％～0.1％，雜質元素單個含量≤0.05％，雜質元素總量≤0.15％，余量為Al。

進一步說明的，雜質元素單個含量≤0.05％是指鑄造鋁硅合金中，每一個雜質元素的含量≤0.05％；雜質元素總量≤0.15％是指鑄造鋁硅合金中，所有的雜質元素質量總和≤0.15％。雜質元素是指除了Al、Si、Mg、Zr、Ta、Nb、Ru外的其他不可避免的元素。

對本發明鑄造鋁硅合金中各元素的作用和用量進一步說明如下：