[發明專利]一種高性能壓鑄鋁合金材料高效熱處理方法

在審

• 申請號: 202010472114.1
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111485144A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 楊辛;楊瀠奎;郭寶偉
• 申請（專利權）人: 山東弗澤瑞金屬科技有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;B22D17/14;C22F1/043
• 代理公司: 山東重諾律師事務所 37228
• 代理人: 賈巍超

一種高性能壓鑄鋁合金材料高效熱處理方法，合金材料由以下組分組成：硅6.5%～11.5%；鎂0.25%～0.65%；鍶0.01%～0.06%；最多為0.25%重量的鐵、1.5%重量的銅、0.60%重量的錳、0.25%重量的鋅、0.15%重量的鈦、0.5%重量的雜質；余量為鋁；鎂含量乘以硅含量的乘積控制在3～5之間；高效T6熱處理工藝包括中高溫固溶Ta、恒溫水淬Tb和人工時效T6熱處理過程Tc三步：Ta:460～550℃條件下處理10～100min；Tb：20～80℃溫水淬火；Tc：140～220℃條件下60～240min人工時效。本發明滿足鑄造鋁合金材料高強度、高塑性、流動性和凝固特性等要求。

技術領域

本發明涉及一種高性能壓鑄鋁合金材料高效熱處理方法，屬于鋁合金鑄造技術領域。

背景技術

壓力鑄造成型技術是鋁及鋁合金材料鑄件常用的成型方法之一，廣泛的應用于汽車、通訊、能源及消費電子等行業。一般而言，壓力鑄造鋁合金部件具有結構復雜，薄壁輕量化，易回收等優點。

目前，在壓力鑄造成型工藝生產的鋁合金部件中，特別是形狀復雜，壁厚不均勻的部件中，鋁合金材料的流動性和凝固特性對產品的性能及合格率等影響特別大。特別是汽車零部件往往都具有集成度高，應力集中，碰撞安全要求苛刻等特點。如今，隨著輕量化等需求的日益提升，壓力鑄造成型薄壁復雜結構件對材料的強度和塑性的要求提高到了一個更高的水平。

現階段，為了實現高強度和高塑性部件的要求，特別是具有良好鑄造流動性和延展性，最為常用的AlSi10MnMg類型的壓力鑄造部件，鑄態性能大約在130MPa左右的拉伸屈服極限強度Rp0.2和4-5%的斷裂伸長率A。這類部件大都需要進行熱處理，例如按照高溫固溶+淬火+人工時效（T6）或者高溫固溶+淬火+穩定化過時效（T7）。通過T6熱處理，AlSi10MnMg的性能可達到大約190MPa左右的拉伸屈服極限強度Rp0.2和7%的斷裂伸長率A。T6態的強度提升主要來自于Mg2Si的沉淀析出相強化機理。

但是，上述力學性能需要通過超高真空和長時間固溶+時效的方法獲得，首先，超高真空度對模具和壓鑄設備的要求非常高，形狀特別復雜和尺寸大于500mm的鑄件很難保證小于50mBar的真空度，力學性能特別是延伸率很難得到保障。其次，由于大型復雜薄壁件的真空度難以得到全面保證，很容易在高溫固溶熱處理過程中發生鼓泡現象（blistering）。例如，K.Hoch等人，“Silafont-36, the new low-iron high-pressuredie-casting alloy”， light metals，1995，第1011-1018頁中提到的AlSi10MnMg合金，在1016頁的圖7中，需要用490度×3小時的固溶處理之后，再加上峰時效處理，也只能達到屈服強度240MPa，抗拉強度310Mpa，延伸率5%的機械性能。

此外，除了對高強度和高塑性的要求之外，壓力鑄造工藝生產的部件還需要具有良好的耐腐蝕性能、可焊接性能和疲勞性能，另外，壓力鑄造鋁合金產品還需要具有良好的尺寸穩定性，以保證熱處理之后具有可裝配性能。因此，目前的壓力鑄造工藝生產出的鋁合金部件不能通過有效的熱處理工序，經濟有效地大幅提升鑄件的性能。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種高性能壓鑄鋁合金材料高效熱處理方法，從材料設計和熱處理工藝結合角度，滿足鑄造鋁合金材料高強度、高塑性、流動性和凝固特性等要求。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種高性能壓鑄鋁合金材料高效熱處理方法，該鋁合金材料由以下質量百分比的組分組成：硅6.5%～11.5%；鎂0.25%～0.65%；鍶0.01%～0.06%；最多為0.25%重量的鐵；最多為1.5%重量的銅；最多為0.60%重量的錳；最多為0.25%重量的鋅；最多為0.15%重量的鈦；最多為0.5%重量的雜質；余量為鋁；鎂含量乘以硅含量的乘積控制在3～5之間；