[發明專利]一種適用于高固相半固態流變壓鑄的鋁合金材料

在審

• 申請號: 202011480003.1
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112646992A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李大全;馮劍;張帆;陳頌;張帆
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;B22D17/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

本發明公開了一種適用于高固相半固態流變壓鑄的鋁合金材料。該鋁合金材料的固相體積分數在25?70％之間，該鋁合金材料的合金成分以質量百分比計為：Si 4?8％，Fe 0.15?0.4％，Mn 0.4?0.8％，Mg 0.1?0.6％(或者Mg 0.1?0.6％，Cu 2.5?4.5％)，Ti≤0.2％，Sr≤0.05％，余量為鋁，其中還包括不可避免的雜質元素，每種雜質元素含量≤0.05％，雜質元素含量總和≤0.2％。本發明的鋁合金材料在高固相半固態漿料制備過程中組織、成分、固相分數分布均勻，漿料固相分數易于控制，制漿工藝窗口大，控制簡單；在流變壓鑄過程中粘模傾向低，易于脫模，適合進行流變壓鑄成形。

技術領域

本發明涉及鑄造鋁合金材料，具體涉及一種適用于高固相半固態流變壓鑄的低粘模傾向高塑性鋁合金材料，屬于半固態成形技術領域。

背景技術

鑄造鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用。

鋁硅系鑄造鋁合金在所有鑄造鋁合金中鑄造性能最好，應用也最廣泛。傳統鑄造方法有重力鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造、高壓鑄造(壓鑄)等。壓鑄以外的傳統鑄造工藝用鋁硅系合金一般硅含量在5-9％之間，具有較好的鑄造性能和使用性能。而鐵元素是這些鑄造合金中的有害元素(形成針狀硬質相，惡化材料性能)，一般要控制在0.25％以內，嚴格的甚至要控制在0.15％以內。常規的鋁硅系鑄造鋁合金包括如354、355、356、357等。壓鑄鋁合金的用量幾乎是壓鑄外其他鑄造鋁合金用量的2倍以上。壓鑄鋁合金的硅含量一般在8-12％之間，具有最好的流動性。為了緩解壓鑄鋁合金的粘模傾向，一般壓鑄鋁合金中的鐵含量要在0.7％以上，犧牲部分力學性能來緩解高溫高壓下壓鑄的粘模問題。常用的壓鑄鋁合金包括如360、380、383等。近年來，歐美國家新開發的一系列真空壓鑄鋁合金材料，應用Mn元素替代Fe元素，既緩解了粘模傾向，又降低了Fe元素對合金性能的不利影響。常用的真空壓鑄合金包括如Silafont36、Magsimal59等。

半固態成形技術是上世紀70年代開發的一類新型鑄造技術。與傳統壓鑄技術相結合，開發的半固態流變壓鑄成形技術尤其是高固相半固態流變壓鑄成形技術近年來在乘用車、商用車、新能源汽車、通訊、電子等領域展現出越來越好的應用前景。高固相半固態流變壓鑄成形技術是指在鋁合金熔體凝固過程中施加外場，制備出具有近球形晶粒組織的半固態漿料，半固態漿料的固相體積分數在25-70％之間，可以形成固定形狀，不能自然流動，將高固相分數的半固態漿料放入壓鑄機料筒中，再壓鑄成形的工藝。高固相半固態流變壓鑄由于漿料粘度高，流動平穩，因此壓鑄成形過程中卷氣傾向低，氣孔缺陷少；又由于漿料溫度低，在模具中的凝固收縮小，因此縮孔缺陷少。高固相半固態流變壓鑄產品由于氣孔、縮孔等缺陷少，因此具有更優異的性能，得到行業越來越廣泛的關注。高固相半固態流變壓鑄成形技術由于存在制漿過程，而且需要對半固態漿料的固相分數進行有效控制，因此對鋁合金材料提出了特殊的要求。目前，專門應用于高固相半固態流變壓鑄工藝的鋁合金材料還幾乎沒有，成熟應用的鋁合金材料還是356、357等傳統鑄造鋁硅系合金。但由于這些材料中鐵元素含量低，在后續壓鑄成形過程中粘模傾向嚴重，給工業應用造成較大困難。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種適用于高固相半固態流變壓鑄的低粘模傾向高塑性鋁合金材料，既滿足漿料制備技術要求又滿足壓鑄成形技術要求，對推進高固相半固態流變壓鑄技術工業應用具有重要意義。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種技術方案是：一種適用于高固相半固態流變壓鑄的鋁合金材料，該鋁合金材料的固相體積分數在25-70％之間，該鋁合金材料的合金成分以質量百分比計為：Si 4-8％，Fe 0.15-0.4％，Mn 0.4-0.8％，Mg 0.1-0.6％，Ti≤0.2％，Sr≤0.05％，余量為鋁，其中還包括不可避免的雜質元素，每種雜質元素含量≤0.05％，雜質元素含量總和≤0.2％。在該技術方案中，Mg作為主要強化元素，Ti和Sr作為主要細化和變質元素。