[發(fā)明專利]一種超短時效特性顯著的新型高強韌壓鑄鋁合金及其制備方法

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• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111519071A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 張逸智;長海博文
• 申請（專利權）人: 深圳星富麗實業(yè)發(fā)展有限責任公司
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C21/10;C22F1/043;C22F1/047;C22F1/05;C22F1/053;B22D17/00;C22C1/03;C22C21/02
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 王振華

本發(fā)明公開了一種超短時時效特性顯著的新型高強韌壓鑄鋁合金材料及其制備方法。所述新型高強韌壓鑄鋁合金的成分為（wt，%）：Si：2.0?4.0；Mg：3.0?6.0；Zn：1.0?4.0；Mn：0.4?1.0；Fe：0.1?0.4；Zr：0.1?0.3；Sr：0.005?0.1，其余為Al和小于0.1%的其他元素。制備上述組分的鋁熔體進行壓鑄成型，出模后風冷10～50s。通過快速冷卻將Mg、Si、Zn、Zr等元素大量固溶在Al基體中從而在提高合金強度的同時保證材料的延伸率。壓鑄后實施高溫超短時時效，所得材料的抗拉強度380～410MPa，屈服強度300～310MPa，延伸率5.0～6.2％。該鋁合金鑄造性能優(yōu)異、強度高、尺寸穩(wěn)定性好，不添加稀土元素，經濟性好，具有優(yōu)異的力學性能和顯著的超短時效強化特性，特別適用于采用壓鑄工藝制造通訊、電子類產品結構件。

技術領域

本發(fā)明涉及鋁合金材料及其制備成形領域，尤其涉及一種適用于復雜薄壁壓鑄件用超短時效特性顯著的新型高強韌壓鑄鋁合金及其制備方法和應用。

背景技術

鋁合金具有密度小、強度高、易加工、良好的耐腐蝕、導電導熱及鑄造加工性能，且比強度高，因此在通信電子和交通運輸?shù)阮I域有著廣泛的運用。目前鋁合金壓鑄件正朝著大型、薄壁、復雜、高精度、高強韌方向發(fā)展。隨著社會快發(fā)展、通訊行業(yè)5G時代的到來、人們需求的不斷提升，3C產品更新?lián)Q代日益加快，對電子產品的多功能化，個性化，輕量化的需求日益增強。鋁合金薄壁壓鑄件在通訊電子設備的外殼生產上也占據(jù)舉足輕重的地位，如基站用濾波器腔體、發(fā)射器殼體、筆記本和手機的外殼，手機中板等。特別是手機正朝向高強度、高韌性、高散熱和及高薄方向發(fā)展，促進著鋁合金壓鑄技術朝向高精尖方向推進。

目前，通訊電子用零部件尤其是手機中板對材料的力學性能提出更高要求，需要鑄造鋁合金材料不僅擁有良好的流動性還需具備高強高韌的良好的力學性能。目前一般工業(yè)用壓鑄鋁合金主要有Al-Si-Mg系合金(如 YL104、A356、A360等)， Al-Si-Mg系合金需通過固溶強化和時效處理才能提高其力學性能，但熱處理過程中不可避免鑄件發(fā)生變形，需增加矯正工序，使其制備成本提高；而另一類傳統(tǒng)的壓鑄Al-Si-Cu系合 金(如ADC12等)，該類合金中加入的Cu 含量較高，一般在2％～5％Cu，Cu雖然可以提高壓鑄件的強度，但卻降低了鑄件的韌性，而且過多Cu的加入會降低鑄件的耐腐蝕性能；還有一類 韌性較好的壓鑄鋁合金材料為Al-Mg系，如國內YL302，日本ADC5、ADC6以及美國518等牌號壓鑄鋁合金，這類合金具有良好的耐腐蝕性、較高的強度及韌性，但是流動性差，導致鑄造性能較差，壓鑄件容易出現(xiàn)開裂和應力腐蝕裂紋等缺陷。因此，如何提高合金強度并兼顧其具有良好的成形性能，而且還不需進行固溶和正常的時效處理是通訊電子用鋁合金材料迫切需要解決的技術難題。

發(fā)明內容

針對上述技術現(xiàn)狀，本發(fā)明旨在提供一種適用于復雜薄壁壓鑄件用超短時效特性顯著的新型高強韌壓鑄鋁合金及其制備方法, 無需再經過長時間熱處理即可獲得高強高韌鋁合金材料，且合金的流動性好可成型各種復雜薄壁零部件。

為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明首先對合金成分及比例進行優(yōu)化：通過熱力學分析計算優(yōu)化合金成分，在Al-Si-Mg合金的基礎上添加適量的Zn，不僅可改善合金的流動性提高其成型性還可極大地降低了壓鑄過程中的開裂。同時添加適量的Zn可提高合金材料在鑄態(tài)時的強度。為進一步提高合金材料的鑄態(tài)力學性能，通過添加少量的過渡元素Zr來進一步提高合金的屈服強度。嚴格控制各元素的比例和雜質的含量，充分發(fā)揮各元素在合金中的正向作用，降低負向作用，具體為：將Si元素質量百分比含量控制在2-4%范圍，降低共晶硅量提高合金延伸率；Mg 元素質量百分比含量控制在3.0～6.0％，結合后續(xù)近快速凝固壓鑄成型技術，充分發(fā)揮Mg元素對Al合金基體固溶強化作用，提高合金強度；Zn元素質量百分比含量控制在2.0-4.0%范圍，以提高合金的鑄態(tài)強度以及材料的流動性；Fe元素質量百分比含量控制在0.2～0.4％，控制富Fe 相形成數(shù)量，兼顧合金壓鑄時脫膜能力；利用Sr元素變質作用細化共晶硅相，保證合金的韌性。