[發明專利]一種多種復合稀土元素的高強韌性鑄造鋁硅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011010253.9
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112143945B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 彭以輝;答建成
• 申請（專利權）人: 上海耀鴻科技股份有限公司
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/03;C22F1/043
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發明涉及一種多種復合稀土元素的高強韌性鑄造鋁硅合金及其制備方法。其中復合稀土元素的高強韌性鑄造鋁硅合金通過稀土合金元素及鋁鈦硼細化劑能夠變質、細化鑄造鋁硅合金中共晶硅，改善共晶硅形貌，使其球化效果，合金的強度和延伸率顯著提高。在制備方法中通過強化固溶處理和多級時效工藝的處理手段，所制備的合金力學性能強的同時具有強韌性且所述方法提高了固溶過飽和度，減少粗大難熔相，同時提高析出程度，且時效工藝簡單、可行性強。

背景技術

亞共晶鋁硅合金是一種具有Al-Si-Mg組成的三元合金，具有很好的流動性，無熱烈傾向，線收縮性小，比強度高，鑄造性能較好，廣泛應用于航空、航天、汽車、建筑等行業。但對未變質處理的亞共晶鋁硅合金，硅相形貌通常呈現粗大的針狀、片狀形態分布于鋁基體，使得鋁基體受到嚴重割裂，并在硅相的尖端和棱角處易造成應力集中，是材料強度、塑性、加工性受到顯著降低。因此，為提高亞共晶Al-Si-Mg合金的機械性能至關重要。

為了提高該合金材料的綜合力學性能，通常對亞共晶鋁硅合金中的硅相形貌、尺寸及分布變質處理，這一直是材料領域研究的重要方向。

現有技術中有一些對亞共晶鋁硅合金的硅相變質的研究，專利CN201711260156.3通過稀土元素微合金化提升鑄造鋁硅合金的方法，元素添加上單一、過程復雜，工業化程度相對繁瑣。而專利CN201711262507.4通過石墨烯和稀土協同對鑄造鋁硅合金性能改性，制備方法很有創新性，但石墨烯成本極高，不利于工業化實施。而專利[CN201310357490.6]通過單一稀土鐿合金改性鋁硅合金，文中重在改性硅在9-13.5％，同時還增加新的超聲工藝，對工業化實施成本增加。

發明專利CN102304651 B中，通過裝料、熔化及精煉、變質處理、澆注和熱處理步驟在內的熔煉工藝處理，其后通過固溶處理和時效處理在內的熱處理，制備成分為硅9-11％、鋅3-5％、鎂0.4-1.0％，銅2.0-3.0％，錳≤0.3％，余為鋁的鑄造硅鋁金，其本質上是利用合金化原理，增加了在時效時析出的強化相CuAl2數量并得到強化效果較好地Al-Zn-Mg-Cu化合物。其強化效果較好，但是仍不能滿足日益增長的強度和韌性需求。

發明專利CN103938004 B中公開了一種近共晶鑄造鋁硅合金的組織控制方法，以工業純鋁、ZL102、Al-Sr、Al-B及Al-La、Al-Ce和Al-Re三者中的一種為原料，并按各成分的質量百分比為：Si：9-12％；B：0.05％-0.5％；La、Ce或RE：0.01％-0.1％；Sr：0.02-0.03％；余量為Al進行備料。其發明目的是解決硼和鍶的毒化作用，在保證變質效果的同時獲得細小等軸狀初生鋁。但是其變質效果、制備方法和組分比例所獲得的的產品的亦不能滿足材料領域發展的強度和韌性以及最佳制備工藝的需求。

發明概述

本發明屬于有色金屬材料鑄造合金技術領域，涉及一種多種復合稀土元素的高強韌性鑄造鋁硅合金及其制備方法，具體是一種采用多種稀土元素復合后變質鋁硅系合金，同時利用固溶工藝、多級時效工藝手段獲得高強韌性的鑄造鋁硅合金。

本發明提供一種多種復合稀土元素的高強韌性鑄造鋁硅合金，由如下以重量百分比含量的各組分組成：

Si為6.5-7.45％，

Mg為0.25-0.48％，

Ti為0.08-0.30％，

其余為Al，

雜質：Fe≤0.15％，其余雜質(Cu，Zn，Mn，Ca，Pb總和控制在0.1％)，

稀土合金為Yb、Ce、Sc復合。

本發明提供一種多種復合稀土元素的高強韌性鑄造鋁硅合金的制備方法，同時尋求提供復合稀土元素的高強韌性鑄造鋁硅合金的最佳工藝條件。

附圖說明

圖1：鋁硅系合金熔煉的制備方法流程圖。