[發明專利]高性能高穩定性Al-Si-Cu系鑄造鋁合金構件短流程制備方法

在審

• 申請號: 201910862641.0
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110592440A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 許曉靜;韋宏博;陳士安;駱建軍;張斌;劉正;張日凱;金嘯鵬;張鵬;莊園
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/043
• 代理公司: 32218 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 瞿網蘭

一種高性能高穩定性Al?Si?Cu系鑄造鋁合金構件短流程制備方法，其特征在于依次包括：（1）熔鑄預成型；（2）固態鍛壓終成型；（3）強韌化熱處理（固溶處理、淬火、時效處理）。本發明以亞共晶Al?Si?Cu為基礎，通過Sr、Zr、Ti復合微合金化細化化合物相尺寸，確保熔鑄預成型的Al?Si?Cu系鑄造鋁合金具有良好的流動性，對熔鑄預成型的Al?Si?Cu系鑄造鋁合金進行固態鍛造終成型，使得亞晶界均勻強化，合金出現鍛造流線，脆性化合物相被打碎，塑性化合物相沿主要伸長方向分布更加均勻，組織更加致密，分布均勻，斷口樣貌韌窩數量多而密集，構件塑性大幅提升。

技術領域

本發明涉及Al-Si-Cu系鑄造鋁合金構件的制備方法，尤其是一種高性能高穩定性Al-Si-Cu系鑄造鋁合金構件短流程制備方法，具體地說是一種經過固態鍛造省略常規Al-Si-Cu系鑄造鋁合金退火過程，可大幅提高生產效率的短流程制備方法。

背景技術

Al-Si-Cu系鑄造鋁合金具有極好的流動性，具有非常好的鑄造性能以及耐腐蝕性，不需要龐大的附加設備就可制成形狀復雜的零件，具有節約金屬、降低成本、減少工時等優點。因此被廣泛應用于工業制造的各個領域，如：汽車、航空航天等領域。但其綜合力學性能較差，主要體現在抗拉強度與塑性不高。隨著汽車數量的快速增長、汽車性能的不斷提升以及能源資源問題的日益凸顯，汽車工業對產品輕量化和高強化的要求越來越嚴格，提高鑄造鋁合金的力學性能就成為當今社會迫切需要解決的問題。

鍛造可以成型力學性能較好且組織致密度高的零件擁有較高的塑性，但其成型工藝流程比較復雜，生產成本較高，生產周期也相對較長，但常規的鑄態鋁合金由于Si相粗大導致塑性較差，因此難以進行鍛造加工。

Sr元素能顯著影響合金中初生相尺寸、共晶硅相形貌及合金力學性能，可用于鋁合金變質。而Zr加入到鋁合金中，可形成A1₃Zr等高熔點物相，不僅細化合金鑄態基體組織，而且促進細小等軸晶形成，提高液態合金的流動性和元素分布均勻性。Ti也是鋁合金常用添加的微量元素，為鋁合金最常用的細化劑之一。

發明內容

本發明的目的是克服現有鑄造鋁合金構件性能不穩定與生產周期過長的問題，提供一種高性能高穩定性Al-Si-Cu系鑄造鋁合金構件短流程制備方法。

本發明的技術方案是：

一種高性能高穩定性的Al-Si-Cu系鑄造鋁合金構件短流程制備方法，其特征是依次包括：（1）熔鑄預成型；（2）固態鍛造終成型；（3）強韌化熱處理。

所述的熔鑄預成型：其過程為先把純Al、Al-Si中間合金和Al-Cu中間合金熔化后升溫至850±10℃，然后依次加入Al-Sr中間合金、Al-Zr中間合金和Al-Ti-B中間合金，待所有中間合金和金屬熔化后，保持850±10℃的溫度，保溫1.5h后，調節溫度至750±10℃，加入六氯乙烷精煉除氣直至沒有氣體逸出，靜置保溫10～15 min后除渣，再次加入六氯乙烷精煉除氣，靜置保溫10~15min除渣后澆入預熱至400±10℃的金屬模具中澆鑄成錠，得到鑄造鋁合金構件；

所述的固態鍛造終成型：將熔鑄預成型的Al-Si-Cu系鑄造鋁合金構件在450±10℃下進行固態鍛造，其變形量為40～60%；

所述的強韌化熱處理依次包括固溶處理、淬火、時效處理：固溶處理為480±10℃×2h+ 490±10℃×2h，固溶處理后進行60±5℃溫水淬火，淬火后再進行190±2℃×12h的時效處理，即得到高性能高穩定性的Al-Si-Cu系鑄造鋁合金構件。

所述的Al-Si中間合金中Si的質量百分比為16%，Al-Cu中間合金中Cu的質量百分比為50.12%，Al-Sr中間合金中Sr的質量百分比為9.89%，Al-Zr中間合金中Zr的質量百分比為4.12%，Al-Ti-B合金中Ti的質量百分比為5.11%。