高強、高耐腐蝕鑄造鋁合金及其重力鑄造制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強、高耐腐蝕鑄造鋁合金及其重力鑄造制備方法，屬于工業(yè)用 鋁合金及制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] Al-Si系合金的流動性好、鑄件致密、不易產(chǎn)生鑄造裂紋，具有良好的鑄造性能、抗 蝕性能和中等的切削加工性能，是比較理想的鑄造合金，己成為制造業(yè)中最受重視的結(jié)構(gòu) 材料之一。但目前鑄造 Al-Si合金的力學性能不盡如人意，強度和硬度一般，韌性較低。A380 鋁合金是最廣泛使用的Al-Si系合金，其Si含量高達7.5wt %~9.5wt %，有良好的鑄造性 能，而高的Cu含量(3. Owt %~4. Owt % )可獲得高的強度和良好的可加工性，現(xiàn)已被廣泛應(yīng) 用于交通運輸行業(yè)(汽車、摩托車等工業(yè)）、航天航空、電子/電器等各個領(lǐng)域。同時，也因為 A380中Cu含量高，生成的富Cu相的標準電極電位高，在潮濕或者液體環(huán)境中易于腐蝕。A360 鋁合金也是使用較為廣泛的Al-Si系合金，跟A380相比最顯著的區(qū)別是Cu含量低，最大值為 0.6%，形成的富銅相比A380少很多，耐腐蝕性能也略好于A380合金，但由于其熔焊和銅焊 性能差，限制了在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，一般用作蓋板和儀器外殼。
[0003] 因此，開發(fā)研制新型能夠替代部分鋁合金的高強韌鑄造鋁合金材料及其鑄造工藝 才是鋁合金未來的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種高強度、耐腐蝕性的鑄造鋁合金及其制 備方法，以解決上述問題。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了一種高強、高耐腐蝕的鑄造鋁合金，其包括按重量百分數(shù) 計的如下元素 ：Si 7.0~15%，Mg 0.2~0·6%，Μη 0.2~1·0%，Ζη 0~1.0%，Sr 0.02~ 0.1%，Cu 0~0.5%，F(xiàn)e 0~1%，M 0.01~1.5%，余量為A1和不可避免的雜質(zhì)，其中，A1的 重量分數(shù)不低于78%，M為RE或含有Ti、Zr和V中的至少一種元素的組合元素。
[0007] 作為優(yōu)選方案，所述RE選自6(1、1^、￥、恥、31114^￥13、〇6中的至少一種。
[0008] 作為優(yōu)選方案，所述組合元素中，按合金中的所有元素總量計，Ti的重量分數(shù)為0 ~0.5%、Zr的重量分數(shù)為0~0.5%、V的重量分數(shù)為0~0.5%。
[0009] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種如前述的高強、高耐腐蝕的鑄造鋁合金的制備方 法，其包括如下步驟：
[0010] 將鋁源、鎂源、鋅源和含有硅、錳和鍶的至少一種中間合金均去除氧化層并烘干預(yù) 熱至200°C;
[0011 ] 將占鋁源總質(zhì)量5~15%的鋁源在710~720°C下熔化成熔池后，加入剩余錯源；
[0012]待鋁源全部熔化后，升溫至720°C，將含鋁和硅的中間合金分2~4次加入，并保持 溫度恒定在710~720°C;
[0013] 待所述含有鋁和硅的中間合金全部熔化后，升溫至740°C，依次加入含有鋁和錳的 中間合金、含有鋁和鍶的中間合金、含有鋁和銅的中間合金、含有鋁、鈦和硼的中間合金、含 有鋁和鋯的中間合金、含有鋁和釩的中間合金、含有鋁和鐵的中間合金及稀土中間合金，待 所有中間合金都加入完畢后在740°C保溫15~20分鐘；
[0014] 待所有中間合金都熔解完畢，將熔體溫度降至695~705°C加入鎂源和鋅源，待所 述鎂源和鋅源都完全熔化后，在715~725°C時加入精煉劑進行精煉，精煉后靜置10~20分 鐘，在710~730°C撇去表面浮渣，得到鋁合金熔體；
[0015] 將所述鋁合金熔體降溫至630~680°C之間，以0· 15~0.4m/s的速度壓射至丨」預(yù)熱至 240~270°C的模具中，冷卻后得到所述高強、高耐腐蝕的壓鑄鋁合金。
[0016] 作為優(yōu)選方案，所述含有鋁和硅的中間合金為AlSi23,所述含有鋁和錳的中間合 金為AlMnlO,所述含有鋁和鍶的中間合金為AlSrlO、所述含有鋁和銅的中間合金為AlCu50、 所述含有鋁、鈦和硼的中間合金為Α1??5Β1、所述含有鋁和鋯的中間合金為AlZr4、所述含有 鋁和釩的中間合金A1V5、所述含有鋁和鐵的中間合金為AlFe20，所述稀土中間合金為 A1RE10中間合金。
[0017] 作為優(yōu)選方案，所述精煉劑的添加量為原料總重量的0.5~1.5%。
[0018] 作為優(yōu)選方案，所述精煉劑由按重量百分數(shù)計的如下組分組成：碳酸鈣為50~ 70%，氯化鈉為10~30%，氯化鉀為10~30%。
[0019] 作為優(yōu)選方案，所述精煉的溫度不超過730°C，攪拌時間不超過lOmin。
[0020] 本發(fā)明中，其主要原理是對于重力鑄造 Al-Si系合金而言，F(xiàn)e作為有害元素會在基 體中形成粗大的片狀和針狀相，使合金的強度和塑性降低，因此在合金中加入適量的Μη元 素可以降低Fe對合金的有害影響，且適量的Μη也能提高合金的耐熱性和致密性。發(fā)明中的 合金成分去降低了Cu元素含量，即降低了Cu元素對合金耐腐蝕性能的影響，同時在Al-Si合 金中加入Mg等元素，可以形成室溫強化相Mg 2Si，保證合金的力學性能，在重力鑄造在生產(chǎn) 過程中，不需要龐大的加工設(shè)備，可以澆注成形狀復(fù)雜的零件，節(jié)約金屬、降低成本以及減 少工時等，提高了中間合金的市場競爭力，適合推廣到規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)中。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0022] 1、合金原料均為純金屬和中間合金，來源廣泛，整個制備過程無雜質(zhì)元素滲入，制 備的錯合金雜質(zhì)含量極低；
[0023] 2、鑄造過程中精煉劑的使用可有效去除鋁合金熔液中雜質(zhì)，有效改善了鋁合金的 機械性能和耐腐蝕性能；
[0024] 3、適量的RE可有效提高已有高強鋁合金的性能。稀土與Al，Si，Mg等元素形成稀土 化合物，大大提高了合金的室溫和高溫強度。使用稀土處理，細化了初晶硅和共晶硅，延伸 率也得到提高。
[0025] 4、本方法制備的合金材料具有高的抗拉強度，屈服強度和高的延伸率，并具有耐 腐蝕性能好等特點，符合汽車鋁合金零部件的使用要求，滿足汽車輕量化發(fā)展的需求；
[0026] 5、綜上所述，采用本工藝制備的鋁合金材料力學性能優(yōu)異，制成的材料無氣孔缺 陷，且工藝簡單，安全可靠，操作方便，具有較高的市場競爭力，適合推廣到規(guī)?；I(yè)生產(chǎn) 中。
【附圖說明】
[0027]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0028]圖1為實施例1中制備鋁合金鑄態(tài)金相組織圖；
[0029] 圖2為實施例2中制備鋁合金鑄態(tài)金相組織圖；
[0030] 圖3為實施例3中制備鋁合金鑄態(tài)金相組織圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0032] 實施例1
[0033] 一種高強、高耐腐蝕鑄造鋁合金的重量百分比為：按理論配比，Si 8.5 %，Mg 0.4%,Μη 0.5%,Ζη 0.5%,Sr 0.04%,Cu 0.25%,Ti 0.3%,Zr 0.3%,V 0.3%,Fe 0.4%，余量為A1和不可避免的雜質(zhì)。
[0034] 其制備方法是（1)將工業(yè)純鋁(A1:99 · 7wt % )、工業(yè)純鎂(Mg: 99 · 95wt % )