鋁合金制造技術

本發明專利技術涉及鋁合金，其用于具有提高強度的部件，特別是用于汽車的結構部件和底盤部件，所述具有提高強度的部件具有在熱處理后＞200MPa的延伸極限Rp0.2和同時＞6％的斷裂伸長率A，或在鑄造狀態下＞120Mpa的延伸極限Rp0.2和同時＞9％的高的斷裂伸長率A或在T6-熱處理后＞10％，所述鋁合金包含9-11.5重量％的硅，0.5-0.8重量％的錳，0.2-1.0重量％的鎂，0.1-1.0重量％的銅，0.2-1.5重量％的鋅，0.05-0.4重量％的鋯，0.01-0.4重量％的鉻，最多0.2重量％的鐵，最多0.15重量％的鈦，0.01-0.02重量％的鍶，和其余為鋁，以及總計最多0.5重量％的由于生產造成的雜質。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及用于具有提高強度的部件，特別是用于汽車的結構部件和底盤部件的鋁合金，所述具有提高強度的部件具有在熱處理后＞200MPa的延伸極限Rp0.2和同時＞6％的斷裂伸長率A，或在鑄造狀態下＞120Mpa的延伸極限Rp0.2和同時＞9％的高的斷裂伸長率A或在T6-熱處理后＞10％的斷裂伸長率。在以壓鑄方法制造的結構部件的情況中，特別是在薄壁部件的情況中，以及也在對于底盤部件應用壓鑄方法的情況中，良好的流動性能和模具填充性能和凝固特性是決定性的。特別是汽車工業對薄壁的結構部件感興趣，因為在相同的部件功能的情況下由于使用較少的材料獲得了重量優點，這又導致生產成本和環境負荷的降低。今天，壓鑄技術的進一步發展允許制造具有高強度和高延性的復雜部件。底盤部件在許多地方以其他的鑄造方法例如冷硬鑄造來制造。這是由于，以壓鑄法不能實現或在足夠延性的情況下不能實現為確保安全運行所要求的強度。為了實現所要求的機械性能，特別是高的可延展性，在由AlSi10MnMg類型的壓鑄合金制成的結構部件和底盤部件的情況中，大都進行熱處理，例如按照T6(固溶退火、淬火和人工時效(warmausgelagert))或T7(固溶退火、淬火和過老化)。由此任意部件的鑄態組織改變，其滿足了強度和斷裂伸長率方面的較高要求。處于鑄造狀態的這些類型的合金具有大約110MPa的延伸極限Rp0.2和4-5％的斷裂伸長率A，而通過T6熱處理可以提高到超過150MPa和至少7％的伸長率。這基于析出硬化的強化效應，合金元素Mg和Si參與其中。此外，由于Si共晶體的成型提高了可延展性。這種熱處理例如如下地來進行：在450-535℃的溫度范圍固溶退火之后，在水中或在空氣中淬火至溫度低于大約100℃。通過所述固溶退火，使合金元素通過擴散過程均勻細致地分布并通過淬火強制結合在α-Al中。此外，Si共晶體被球化。該合金現在具有高的可延展性，但僅低的強度。通過隨后的在150-250℃下的人工時效，形成精細的均勻分布的Mg2Si析出物，其又提高了材料強度。根據T6熱處理的溫度圖，能夠優化在強度或斷裂伸長率方面的機械性能，由此可以通過合金塑造非常寬的性能組合和因此塑造非常寬的產品組合(Produktfolio)。為了降低生產成本，T5熱處理，即在150-250℃下的人工時效而沒有上述的固溶退火，也可符合。在此，由于形成Mg2Si也造成強度的提高，但是以較低的程度，因為從鑄造工具中取出的部件的淬火作用不太強，因此α-Al中強制溶解的鎂的比例也下降。一個缺點是，由于合金組成，規定了AlSi10MnMg類型的常見壓鑄合金關于硬化潛力的極限和因此在恒定的高伸長率的情況下強度提高的極限。由于AlZnMg和AlMgCu-鍛造合金的較高的硬化潛力，其實現了對于延伸極限Rp0.2而言最高600MPa的高得多的強度。在這些合金類型的情況中，強化效應以合金元素Mg、Cu和Zn的析出硬化(W.Hufnagel等人，“Aluminium-Taschenbuch?14.Auflage”，Aluminium-Verlag?Düsseldorf，1988，第46頁及隨后幾頁)為基礎。然而，這些合金由于其易于熱裂以及其在鑄造工具中的粘合傾向是不適合于壓鑄的。除了對強度和伸長率的高要求外，作為以壓鑄方法制造的結構部件或底盤部件的進一步要求，也可提及鑄造工具的耐腐蝕性、焊接能力和使用壽命。另一個指標在于熱處理后部件的尺寸穩定性，以能夠確保無問題的車身裝配。繁雜的固溶退火處理除了熱處理本身的經濟上的額外成本外，還具有這樣的缺點，即部件由于突然的淬火而容易變形(Verzug)，這會導致機械修整和提高的次品率。本專利技術的目的是，提供鋁壓鑄合金，其由于提高的強度和同時高的伸長率，因而能夠以壓鑄方法制造結構部件以及底盤部件。所述結構部件以及底盤部件優選包含由于高的機械要求(例如，＞200MPa的延伸極限Rp0.2并且斷裂伸長率＞6％)和部件幾何形狀，因此更可能以壓鑄方法以外的其他方法來制造的底盤部件。此外，本專利技術的目的在于確保良好的可鑄性和模具填充性。此外，所述合金應當盡可能地允許盡可能多的連接技術，具有高的尺寸穩定性和好的耐腐蝕性。根據本專利技術，所述目的以此得到解決，即所述鋁合金由9-11.5重量％的硅，0.5-0.8重量％的錳，0.2-1.0重量％的鎂，0.1-1.0重量％的銅，0.2-1.5重量％的鋅，0.05-0.4重量％的鋯，0.01-0.4重量％的鉻，最大0.2重量％的鐵，最大0.15重量％的鈦，0.01-0.02重量％的鍶，和其余為鋁，以及總計最多0.5重量％的由于生產造成的雜質構成，由此在鑄造狀態下或在熱處理后，例如在T5、T6、T7或其他已知的熱處理后確保了提高的強度和同時高的伸長率。所述人工時效也可以在其他工藝步驟，例如噴漆過程期間引入到該部件。可通過合金的選擇有力地影響所要求的品質(尤其是強度和伸長率方面的)的實現。根據本專利技術以提高強度為目標的合金組成在此具有延伸極限Rp0.2＞200MPa和斷裂伸長率A＞10％的目標區間(Zielkorridor)。根據本專利技術，所述合金具有高的硬化潛力，其被用在150和250℃之間的溫度下的人工時效中。作為開發的結果已表明，通過混入少量的銅或鋅實現了在沒有損害伸長率的情況下顯著的提高強度的效應并具有足夠的耐腐蝕性。所希望的效應通過添加0.1-1.0重量％的銅，優選地0.15-0.5重量％的銅(和更優選地0.3-0.5重量％的銅)和0.2-1.5重量％的鋅，優選地0.4-1.5重量％的鋅獲得。此外，鋅的添加改善了鑄造性能和模具填充性。以在上面提到的份額之內的合適比例組合添加銅和鋅能夠在足夠的耐腐蝕性的情況下再次提高強度。硅在合金中的份額為9-11.5重量％。硅的合金化(Zulegieren)減小了凝固收縮并因此有利于好的鑄造性能和好的模具填充性。由于上面所描述的析出硬化，0.2-1.0重量％的鎂，優選地0.2-0.8重量％的鎂的添加導致強度提高效應。此外，以合適的比例添加銅和鋅降低了根據本發明的鋁壓鑄合金的耐腐蝕性。混入鋯導致伸長率的提高，而同時沒有強度的下降，因為由此存在更精細的共晶組織。根據本專利技術的壓鑄合金的鋯含量為0.05-0.4重量％。通過添加鍶，避免了形成粗的和針狀的AlSi共晶體。通過混入0.01-0.02重量％的鍶，如下地改變了該共晶體，即其形成細的和更確切地說片狀的結構并且有利于避免未改良(Nichtverede本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鋁合金，其用于具有提高強度的部件，特別是用于汽車的結構部件和底盤部件，所述具有提高強度的部件具有在熱處理后＞200MPa的延伸極限Rp0.2和同時＞6％的斷裂伸長率A，或在鑄造狀態下＞120Mpa的延伸極限Rp0.2和同時＞9％的高的斷裂伸長率A或在T6?熱處理后＞10％的斷裂伸長率，所述鋁合金包含9?11.5重量％的硅，0.5?0.8重量％的錳，0.2?1.0重量％的鎂，0.1?1.0重量％的銅，0.2?1.5重量％的鋅，0.05?0.4重量％的鋯，0.01?0.4重量％的鉻，最多0.2重量％的鐵，最多0.15重量％的鈦，0.01?0.02重量％的鍶，和其余為鋁，以及總計最多0.5重量％的由于生產造成的雜質。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.04.17 EP 12164352.21.鋁合金，其用于具有提高強度的部件，特別是用于汽車的結構部件和底
盤部件，所述具有提高強度的部件具有在熱處理后＞200MPa的延伸極限Rp0.2
和同時＞6％的斷裂伸長率A，或在鑄造狀態下＞120Mpa的延伸極限Rp0.2和
同時＞9％的高的斷裂伸長率A或在T6-熱處理后＞10％的斷裂伸長率，所述鋁
合金包含9-11.5重量％的硅，0.5-0.8重量％的錳，0.2-1.0重量％的鎂，0.1-1.0重
量％的銅，0.2-1.5重量％的鋅，0.05-0.4重量％的鋯，0.01-0.4重量％的鉻，最多
0.2重量％的鐵，最多0.15重量％的鈦，0....

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·溫斯納，L·斯佩克特，
申請(專利權)人：喬治費歇爾壓鑄有限責任兩合公司，喬治費歇爾有限責任兩合公司，
類型：發明
國別省市：奧地利;AT