一種高韌性壓鑄鋁合金及其制備方法技術

本發明專利技術屬于金屬材料領域，具體涉及一種高韌性壓鑄鋁合金及其制備方法。所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：9wt%～10wt%；Cu：0.1wt%～0.3wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。本發明專利技術解決了目前AD12鋁合金遠遠滿足不了汽車結構件對延伸率6%以上的要求。本發明專利技術的高韌性壓鑄鋁合金，其強度和延伸率得到了明顯提升，抗拉強度達到322.3MPa，延伸率9.7%，比現有AD12鋁合金的抗拉強度250MPa提高了28.9%，延伸率提高了300%。本發明專利技術的高韌性壓鑄鋁合金完全滿足了汽車、通訊行業對結構件抗拉強度250MPa，延伸率6%的要求。

High toughness die-casting aluminum alloy and preparation method thereof

The invention belongs to the field of metal materials, in particular to a high toughness die-casting aluminum alloy and a preparation method thereof. The composition of the high toughness casting Aluminum Alloy: Si:9wt% ~ 10wt% ~ 0.3wt% ~ Mn:0.2wt%; Cu:0.1wt%; 0.3wt%; Ce:0.1wt% ~ 0.3wt%, the other is aluminum and other impurities and other impurity content less than 0.005%. The invention solves the requirement that the AD12 aluminum alloy can not satisfy the requirement of more than 6% of the elongation of the automobile structural component at present. High toughness casting Aluminum Alloy of the invention, the strength and elongation are increased, tensile strength reach 322.3MPa, elongation of 9.7%, 28.9% higher than the tensile strength of the existing 250MPa AD12 Aluminum Alloy, the elongation increased by 300%. The high toughness die casting aluminum alloy of the invention fully meets the requirements of the automobile and the communication industry for the tensile strength 250MPa and the elongation rate of 6% of the structural member.

【技術實現步驟摘要】
一種高韌性壓鑄鋁合金及其制備方法
本專利技術屬于金屬材料領域，具體涉及一種高韌性壓鑄鋁合金及其制備方法。
技術介紹
隨著汽車和通訊行業輕量化的發展，汽車輕量化新材料和新工藝是未來的需求。輕量化新材料是輕量化的主要手段，安全性是輕量化的前提，人們在對傳統的結構進行優化設計的同時，也對鋁合金材料的性能提出了更高的要求，不僅要求鋁合金具有較高的強度，而且要求具有良好的塑性，因此，研發一種高韌性壓鑄鋁合金材料對于汽車、通訊行業的輕量化發展是非常有必要的。在汽車和機械行業，隨著輕量化的推進，“以鑄帶鍛、以鋁帶鋼”已經成為汽車、通訊輕量化的一種趨勢。汽車零配件中鋁合金零配件的比例越來越高，壓鑄件是汽車零配件常見的工藝，但由于壓鑄件不能熱處理強化，且存在縮松和縮孔的問題，壓鑄件只能用于汽車非結構件。目前、汽車上的結構件主要是高強鋼、鑄鐵和鍛造鋁合金，結構件對材料強度要求較高。高端汽車鋁合金件比例明顯高于普通車，原因是高檔車鋁合金零配件采用的是高強度鍛造鋁合金，鍛造鋁合金強度高，優化設計后，鋁合金零配件強度不低于鋼件和鑄鐵件，但是鍛造鋁合金成本高，加工工藝復雜，大規模推廣難度較大。為了推進鋁合金在汽車零配件上的使用比例，亟需開發一種高韌性壓鑄鋁合金，可以用鑄造工藝達到鍛造鋁合金的強度，減少成本。鋁硅合金是鑄造鋁合金中品種最多，用途最廣的一類合金，該類合金鑄件占鋁鑄件的85-90%左右。鋁硅合金用的最多的是AD12合金，該合金由于具有較好的流動性，在汽車、通信行業壓鑄件上得到了大量的使用。但是隨著新能源汽車的興起和汽車、通訊輕量化的推進，很多鋼件會逐步用鋁合金代替，實現以鑄代鍛，以鋁代鋼。對于結構件，尤其是底盤和車身對強度和塑性代替高的結構件，對鑄件的強度和塑性有很高的要求，但是常規的AD12合金延伸率和強度滿足不了要求，主要存在以下問題：1）鑄件強度不高；2）延伸率不高延伸率只有2.5，AD12目前的性能遠遠滿足不了汽車結構件對延伸率6%以上的要求，尤其是新能源汽車，對鑄件強度要求更高。由于Al-Si合金具有良好的流動性，可以壓鑄薄壁件和形狀復雜的零件。國外合金比較成熟的是德國牌號的SF36合金，但是該合金需要T7處理后才能發揮較好的性能，對于大型復雜薄壁件壓鑄，T7處理會導致鑄件變形，影響鑄件尺寸給后續處理增加困難和成本。因此，自主開發一種高強高韌鋁合金體系是非常有必要的，本專利技術還是基于Al-Si系為基礎，主要創新點如下：嚴格控制Cu的含量，加入少量的Cu合金，達到一個好的固溶強化效果，不需要后續熱處理，保證Cu在固溶狀態；降低Fe含量，因為Fe含量增加后會形成針狀的脆性相，影響合金塑性；為了改善合金的粘膜性，用Mn元素代替Fe元素，改善粘膜性；添加少量的稀土元素Ce，進一步提高合金的塑性和耐腐蝕性。
技術實現思路
、本專利技術的目的。本專利技術的一目的是提供一種高韌性壓鑄鋁合金，Al-Si-Cu-Mn-Ce鋁合金，該高韌性壓鑄鋁合金20℃下鑄件的屈服強度140.5-165Pa，抗拉強度310.8-322.3MPa，延伸率7.2-9.7%。該合金可用于汽車和通訊行業形狀復雜且對強度要求較高的零部件上面，相對常規鋁合金，本專利技術合金有高韌性和鑄造流動性好的優點，具有良好的應用前景。本專利技術的另一目的是提供一種高韌性壓鑄鋁合金的制備方法。、本專利技術所采用的技術方案。實現本專利技術一目的所采用的技術方案為：一種高韌性壓鑄鋁合金，所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：9wt%～10wt%；Cu：0.1wt%～0.3wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。作為本專利技術的一優選技術方案：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：9wt%～10wt%；Cu：0.1wt%～0.2wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。作為本專利技術的一優選技術方案：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為Si：9wt%～10wt%；Cu：0.2wt%～0.3wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。作為本專利技術的一優選技術方案：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：10wt%；Cu：0.1wt%；Mn：0.2wt%；Ce：0.1wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。作為本專利技術的一優選技術方案：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：10wt%；Cu：0.2wt%；Mn：0.2wt%；Ce：0.1wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。作為本專利技術的一優選技術方案：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：10wt%；Cu：0.3wt%；Mn：0.2wt%；Ce：0.1wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。作為本專利技術的一優選技術方案：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：9wt%；Cu：0.2wt%；Mn：0.3wt%；Ce：0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。實現本專利技術另一目的所采用的技術方案為：一種高韌性壓鑄鋁合金的制備方法，其包括制備步驟如下：1）備料和爐子清理：根據合金成分比例備料，料備完爐子需要清洗干凈，合金元素以純合金和中間形式加入，Si元素以單質或則Al-Si中間合金形式加入，Cu元素是以Al-Cu中間合金形式加入，Mn元素是以Al-Mn中間合金形式加入，Ce元素以Al-Ce中間合金形式加入；2）熔化鋁錠：鋁錠表面清洗干凈后，將純鋁錠放入井式爐坩堝內進行加熱熔煉，鋁液溫度控制在690-700℃之間；3）加入中間合金：待鋁液溫度達到700℃時，將烘干后的Al-Cu中間合金、Al-Si中間合金、Al-Mn中間合金加入到鋁液中，鋁液升溫至745℃，將Al-Ce中間合金加入到鋁液中，保溫20分鐘，保證加入的中間合金全部熔化；4）精煉：鋁液溫度達到755℃時，開始加入鋁合金用精煉劑進行精煉，精煉過程中用精煉勺上下攪拌5分鐘至合金精煉充分，精煉降溫至725℃保溫、靜置5分鐘，使夾雜物充分的上浮或者下沉，然后進行拔渣；5）變質：鋁液溫度740℃時進行變質處理，加入Al-5Ti-B和Al-Sr進行變質，攪拌充分后靜置10分鐘，靜置后拔渣，去除表面氧化皮和底部雜質；6）將精煉、變質后的鋁液溫度降至700℃準備澆注，采用金屬型重力澆注工藝，澆注模具在烘箱中升溫至200℃，用料勺將鋁液加入到模具之中，模具冷卻后，鑄件取出；7）自然時效：鑄件取出后常溫下放置48h自然時效后檢測力學性能。、本專利技術的有益效果。1）本專利技術解決了目前AD12鋁合金遠遠滿足不了汽車結構件對延伸率6%以上的要求。本專利技術的高韌性壓鑄鋁合金，其強度和延伸率得到了明顯提升，抗拉強度達到322.3MPa，延伸率9.7%，比現有AD12鋁合金的抗拉強度250MPa提高了28.9%，延伸率提高了300%。本專利技術的高韌性壓鑄鋁合金完全滿足了汽車、通訊行業對結構件抗拉強度250MPa，延伸率6%的要求。2）本專利技術針對現有的Al-Si合金，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高韌性壓鑄鋁合金，其特征在于：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：9wt%～10wt%；Cu：0.1wt%～0.3wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。

【技術特征摘要】
1.一種高韌性壓鑄鋁合金，其特征在于：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：9wt%～10wt%；Cu：0.1wt%～0.3wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。2.根據權利要求1所述的高韌性壓鑄鋁合金，其特征在于：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：9wt%～10wt%；Cu：0.1wt%～0.2wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。3.根據權利要求1所述的高韌性壓鑄鋁合金，其特征在于：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為Si：9wt%～10wt%；Cu：0.2wt%～0.3wt%；Mn：0.2wt%～0.3wt%；Ce：0.1wt%～0.3wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。4.根據權利要求1所述的高韌性壓鑄鋁合金，其特征在于：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：10wt%；Cu：0.1wt%；Mn：0.2wt%；Ce：0.1wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。5.根據權利要求1所述的高韌性壓鑄鋁合金，其特征在于：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：10wt%；Cu：0.2wt%；Mn：0.2wt%；Ce：0.1wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.005%。6.根據權利要求1所述的高韌性壓鑄鋁合金，其特征在于：所述高韌性壓鑄鋁合金各組成成分為：Si：10wt%；Cu：0.3wt%；Mn：0.2wt%；Ce：0.1wt%，其余為鋁和其它雜質元素，其它雜質元素含量小于0.0...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪時宜，周銀鵬，李德江，羅云斌，趙華，曾小勤，
申請(專利權)人：蘇州慧馳輕合金精密成型科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32