本發明專利技術公開了一種鑄態下具有良好耐蝕性能的Al?Si鑄造合金及其制備方法，鑄態下具有良好耐蝕性能的Al?Si鑄造合金以質量百分比計，其化學組成包括：Si：3.0～5.5wt％，Mg：0.2～0.8wt％，Fe：≤0.2wt％，Ti：0.03～0.3wt％，Sr：0.005～0.06wt％，RE：0.02～0.5wt％，Mn：0.05～0.4wt％，Cr：0.01～0.3wt％，Cu：0.05～0.2wt％，其余為Al及不可避免的雜質。本發明專利技術通過添加稀土元素，同時利用微量Mn、Cr和Sr的共同作用，使制得的Al?Si鑄造合金在鑄態下的耐蝕性能得到顯著改善。
1、隨著汽車輕量化的不斷發展，鋁合金在汽車上的應用愈加廣泛。作為汽車上用量最大的鋁合金類別，al-si鑄造合金在驅動系統、底盤、車身等系統中均有使用。在不同的應用場景下，其對al-si鑄造合金性能要求并不相同。相比于某些受力的結構件，部分偏功能性的部件對材料力學性能的要求并不高，但對耐蝕性等要求很高。
2、在常溫條件下，鋁的表面會產生致密的氧化鋁，因此具有較好的耐蝕性，但是在氯離子存在的條件下，氧化鋁薄膜很容易被氯離子破壞，導致局部腐蝕。熱處理是調控al-si鑄造合金組織、改善耐蝕性能的重要手段，但采用熱處理會增加制作成本，同時易導致鑄件變形，降低成品率。此外，通過化學方法如鈍化、陽極氧化等手段也可以有效提高耐蝕性，但其會顯著提高鑄件成本。
>3、一種鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金，以質量百分比計，其化學組成包括：si：3.0～5.5wt％，mg：0.2～0.8wt％，fe：≤0.2wt％，ti：0.03～0.3wt％，sr：0.005～0.06wt％，re：0.02～0.5wt％，mn：0.05～0.4wt％，cr：0.01～0.3wt％，cu：0.05～0.2wt％，其余為al及不可避免的雜質。4、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述al-si鑄造合金的元素含量中，mn與cr的含量之和與fe含量的比值為2～5。
5、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述al-si鑄造合金的顯微組織結構包括α-al基體、共晶si相、含fe相、β-mg2si相、al4x3si6相。
6、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述α-al基體呈樹枝形和/或等軸狀，平均晶粒尺寸為50～200μm，二次枝晶臂間距為10～40μm。
7、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述共晶si相的體積分數為2～5％。
8、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述共晶si相形態為顆粒狀和纖維狀，平均尺寸為1～3μm。
9、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述含fe相包括α-al(fe,mn,cr)si相、π-al18fe2mg7si10相、β-al9fe2si2相。
10、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述含fe相平均尺寸為2～10μm。
11、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述含fe相總量在1.2vol.％以下。
12、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述β-al9fe2si2相的含量小于0.05vol.％。
13、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述al4x3si6相包括al4ce3si6相和/或al4la3si6相。
14、在本專利技術的一個或多個實施例中，所述re為鈰、鑭中的一種或兩種的組合。
15、本專利技術另一具體實施例提供的技術方案如下：
16、一種鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金的制備方法，包括以下步驟：
17、將純al錠、al-si中間合金置于熔煉爐內，加熱至750～800℃進行熔化；
18、將熔煉爐溫度降至740～780℃，將al-ti中間合金、al-mn中間合金、al-cr中間合金、al-re中間合金和純cu劑加入熔煉爐進行熔化，得到熔體，將熔體于700～730℃保溫，再加入mg塊進行熔化并保溫一定時間；
19、再將al-sr中間合金加入熔煉爐進行熔化，得到熔化物料；
20、再向熔煉爐內添加熔化物料質量的1.0～5.0‰精煉劑和1.0～10.0‰細化劑，攪拌除氣10～30min，再靜置10～30min，然后扒渣、鑄造，得鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金。
21、在本專利技術的一個或多個實施例中，鑄造方法包括重力鑄造或高壓鑄造或擠壓鑄造或低壓鑄造或差壓鑄造等方式。
22、在本專利技術的一個或多個實施例中，鑄造過程中，鑄件的冷卻速度大于等于2℃/s。
23、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
24、(1)本專利技術通過減少si含量、利用sr和稀土元素進行變質，減少晶界si相的數量和連續性，并改變si的形態，使其呈細小顆粒狀或纖維狀，減緩腐蝕的擴散速率，改善耐蝕性。
25、(2)通過添加稀土元素(ce/la)，可細化fe相的尺寸。在凝固過程中，稀土元素(ce/la)會偏聚到含fe相附近，抑制其長大。同時，由于含ce、la相的電位低于鋁基體，因此不會導致鋁基體的優先腐蝕，進而改變了腐蝕行為。
26、(3)通過mn、cr的微量添加，可以將β-fe相轉化為與基體電位更接近的α-al(fe,mn,cr)si，減少腐蝕區域。此外，部分mn和cu會固溶于α-al基體中，進而提升α-al基體的電位，減緩晶界第二相與α-al基體之間的電偶腐蝕作用。
27、(4)通過添加ti元素，可增加α-al基體中形核質點數量，實現晶粒細化，增加晶界數量，進而減少晶界第二相的密度，阻礙腐蝕沿晶界擴展。同時有利于提高合金氧化膜的形成速度，使氧化膜更為完整，減少缺陷，增強合金耐腐蝕性。此外，稀土元素(re)還可促進α-al晶粒形核，并抑制α-al形核后的生長，實現晶粒細化的目的，進一步改善耐蝕性。
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【技術保護點】
1.一種鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，以質量百分比計，其化學組成包括：Si：3.0～5.5wt％，Mg：0.2～0.8wt％，Fe：≤0.2wt％，Ti：0.03～0.3wt％，Sr：0.005～0.06wt％，RE：0.02～0.5wt％，Mn：0.05～0.4wt％，Cr：0.01～0.3wt％，Cu：0.05～0.2wt％，其余為Al及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述Al-Si鑄造合金的元素含量中，Mn與Cr的含量之和與Fe含量的比值為2～5。
3.根據權利要求1所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述Al-Si鑄造合金的顯微組織結構包括α-Al基體、共晶Si相、含Fe相、β-Mg2Si相、Al4X3Si6相。
4.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述α-Al基體呈樹枝形和/或等軸狀，平均晶粒尺寸為50～200μm，二次枝晶臂間距為10～40μm。
5.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述共晶Si相的體積分數為2～5％。
6.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述共晶Si相形態為顆粒狀和纖維狀，平均尺寸為1～3μm。
7.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述含Fe相包括α-Al(Fe,Mn,Cr)Si相、π-Al18Fe2Mg7Si10相、β-Al9Fe2Si2相。
8.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述含Fe相平均尺寸為2～10μm。
9.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述含Fe相總量在1.2vol.％以下。
10.根據權利要求7所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述β-Al9Fe2Si2相的含量小于0.05vol.％。
11.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述Al4X3Si6相包括Al4Ce3Si6相和/或Al4La3Si6相。
12.根據權利要求1所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金，其特征在于，所述RE為鈰、鑭中的一種或兩種的組合。
13.一種權利要求1-12任一項所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
14.根據權利要求13所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金的制備方法，其特征在于，鑄造方法包括重力鑄造或高壓鑄造或擠壓鑄造或低壓鑄造或差壓鑄造等方式。
15.根據權利要求13所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的Al-Si鑄造合金的制備方法，其特征在于，鑄造過程中，鑄件的冷卻速度大于等于2℃/s。
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【技術特征摘要】
1.一種鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金，其特征在于，以質量百分比計，其化學組成包括：si：3.0～5.5wt％，mg：0.2～0.8wt％，fe：≤0.2wt％，ti：0.03～0.3wt％，sr：0.005～0.06wt％，re：0.02～0.5wt％，mn：0.05～0.4wt％，cr：0.01～0.3wt％，cu：0.05～0.2wt％，其余為al及不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金，其特征在于，所述al-si鑄造合金的元素含量中，mn與cr的含量之和與fe含量的比值為2～5。
3.根據權利要求1所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金，其特征在于，所述al-si鑄造合金的顯微組織結構包括α-al基體、共晶si相、含fe相、β-mg2si相、al4x3si6相。
4.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金，其特征在于，所述α-al基體呈樹枝形和/或等軸狀，平均晶粒尺寸為50～200μm，二次枝晶臂間距為10～40μm。
5.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金，其特征在于，所述共晶si相的體積分數為2～5％。
6.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si鑄造合金，其特征在于，所述共晶si相形態為顆粒狀和纖維狀，平均尺寸為1～3μm。
7.根據權利要求3所述的鑄態下具有良好耐蝕性能的al-si...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱慧穎，金曉杰，陳來，王雪楊，朱光磊，長海博文，楊鵬，張波，
申請(專利權)人：魏橋蘇州輕量化研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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