[發明專利]一種含Zn的中強高韌壓鑄鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010865256.4
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111979456B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 宋東福;鄉家發;張衛文;周立智;葉猛;劉秋霞;黃正華;張大童
• 申請（專利權）人: 肇慶南都再生鋁業有限公司;廣東省科學院材料與加工研究所;華南理工大學
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/03
• 代理公司: 廣州藍晟專利代理事務所(普通合伙) 44452
• 代理人: 陳梓赫;歐陽凱

本發明公開了一種含Zn的中強高韌壓鑄鋁合金及其制備方法，屬于金屬材料領域。所述壓鑄鋁合金按重量比計的化學組成如下：Si含量為10.0?13.0%，Zn含量4.1?7.1%，Fe含量為0.5?0.8%，Mn的含量為0.1?0.4%，Sr含量為0.02?0.04%，Mg含量≤0.01%，Cu含量≤0.01%，其他雜質元素含量≤0.15%，其余為Al；制備方法如下：熔煉、取樣測試和調整合金成分、加入中間合金后精煉、除渣、澆鑄；本發明通過熱力學計算，確定形成Al?Si?Al(FeMn)Si三元共晶時的Si、Fe、Mn的含量范圍，以減小Mn、Fe對合金塑性的不利影響；本發明成分設計簡單，無需熱處理，制備工藝簡單。

技術領域

本發明涉及金屬材料領域，尤其是涉及一種含Zn的中強高韌壓鑄鋁合金及其制備方法。

背景技術

鑄造鋁合金具有優異鑄造成型和氣密性、低熱膨脹系數及良好焊接性和機械加工特性等優點，廣泛應用于汽車摩托車、航空航天、通訊等領域。其中汽車領域鑄造鋁合金用量占總用鋁量的85%以上，典型部件包括發動機缸體、缸蓋、離合器殼、油底殼、發動機托架等。

目前，鑄造鋁合金主要包括Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系，其中Al-Si系列鑄造鋁合金最為常用，用量約占鋁合金鑄件總量的85%以上，典型牌號包括A356、ADC12、A380、A319、SF36等。其中以A356為代表的亞共晶Al-Si合金具有中等強度和塑性，經過熱處理后，伸長率可達到10%以上，但由于合金中Si含量較低（～7%），不適合于壓鑄成型；以德國SF36（國內牌號為AlSi10MnMg）為代表的共晶Al-Si合金，具有良好的壓鑄成型性能和綜合力學性能，壓鑄態抗拉強度230MPa以上，屈服120MPa以上，伸長率12%以上，應用前景廣闊，但合金中含有一定量的Mg，因此限制了合金塑性的進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在的問題和不足，提出一種具有中等強度、高塑性，無需熱處理，適合于壓鑄成型的鑄造鋁合金材料及制備方法。

本發明的技術方案是：一種含Zn的中強高韌壓鑄鋁合金，按照重量比計，壓鑄鋁合金的化學成分組成包括：Si的含量為10.0-13.0%，Zn的含量4.1-7.1%，Fe的含量為0.5-0.8%，Mn的含量為0.1-0.4%，Sr的含量為0.02-0.04%，Mg含量≤ 0.01%，Cu含量≤ 0.01%，其他雜質元素含量≤0.15%，其余為Al。

一種含Zn的中強高韌壓鑄鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按比例配料，將其中70-90%質量分數的鋁錠，全部的Si錠、Fe劑、Mn劑投入熔煉爐中，升溫至760-800℃；

（2）待爐中原料完全熔化后，加入Zn錠和剩下質量分數的鋁錠，并攪拌熔體，同時爐內溫度降至700-720℃；

（3）在熔體中部取樣測試合金成分，對比設計成分與實測成分，調整合金成分至設計范圍內；

（4）用鈦制工具將鋁箔包好、預熱過的Al-Sr中間合金壓入熔體內部，并緩慢攪拌熔體；

（5）以高純氮氣為載體將精煉劑噴入熔體中，靜置30-60分鐘后扒渣，鑄造成錠或澆入保溫爐直供鑄壓鑄單元，制備中強高韌鑄造鋁合金或鑄件。

本發明的有益效果：

1、本發明壓鑄鋁合金制備所需成分主要包括Al、Si、Zn、Fe、Mn和Sr等元素，除了Sr以外，其他組成均為廉價的常用元素；本發明所設計Sr的添加量僅為熔體質量的0.01%-0.03%，含量低，成本也不高。因此，本發明所提供的制備工藝簡單，成本低。合金中不含Mg、Cu等熱處理強化元素，合金主要靠細晶、析出相和固溶強化，無需熱處理，制備工藝簡單。