專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁硅銅合金材料，具體涉及一種自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
汽車(chē)氣制動(dòng)閥閥體及活塞、變速箱換檔閥閥體、離合器殼體等壓鑄件通常
采用ZL112Y鋁硅銅壓鑄合金制造，盡管具有比較好的鑄造性能以及高的力學(xué)性能，但無(wú)法滿(mǎn)足這些產(chǎn)品的鑄件不經(jīng)人工時(shí)效處理就有較高硬度加工不粘刀而獲得較好的表面粗糙度以及鑄態(tài)尺寸穩(wěn)定不變形、承受高氣密性等要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是發(fā)明一種高性能鋁合金，不僅要保證壓鑄件不經(jīng)人工時(shí)效處理，鑄態(tài)就有較高的硬度，加工時(shí)不粘刀、獲得較好的表面粗糙度，加工后能保證尺寸穩(wěn)定及缸孔的形位公差；同時(shí)保證金屬組織致密能承受較高氣壓且無(wú)滲漏。其力學(xué)性能達(dá)到壓鑄狀態(tài)試樣室溫下抗拉強(qiáng)度 ^320MPa，斷后伸長(zhǎng)率5 (Lo=50)》3.5%，布氏硬度^95HB (5/250/30)。
本發(fā)明提供了一種自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征是該合金組分包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5% 9.0%的硅，3.0% 3.5%的銅，0.15% 0.2%的鎂，0.2% 0.4%的錳，1.5% 2.0%的鋅，該合金中雜質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)《1.0%，雜質(zhì)錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)《0.05%。本合金采用一次性熔煉的方法即按化學(xué)成分要求將各種化學(xué)元素材料稱(chēng)量配置后，依次從低熔點(diǎn)到高熔點(diǎn)金屬塊順序放入中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔化，利用中頻感應(yīng)電爐在金屬熔化過(guò)程中時(shí)合金液自身翻滾以及達(dá)到熔化工藝要求溫度后進(jìn)行除氣打渣使合金元素完全均勻化。熔制后的合金液直接轉(zhuǎn)入壓鑄機(jī)旁的保溫爐中供壓鑄生產(chǎn)使用，省去第二次熔化的過(guò)程。本發(fā)明制成的合 金材料相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提供的鋁合金具有壓鑄充型流動(dòng)性好、材料抗拉強(qiáng)度高
和硬度高、鑄件不需要人工時(shí)效處理，存放36小時(shí)后能自然去除應(yīng)力，保證加
工后的尺寸、形位公差穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下-
該合金組分包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5% 9.0%的硅，3.0% 3.5%的銅，0.15% 0.2%的鎂，0.2% 0.4%的錳，1.5% 2.0%的鋅；該合金中雜質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)《 1.0%，雜質(zhì)錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)《0.05%。其中各組分含量及對(duì)合金性能影響如下 硅元素(Si)對(duì)合金性能的影響
Si是本項(xiàng)目合金的主要成分，含量為7.5% 9.0%，屬亞共晶鋁合金類(lèi)。它 不但能使合金有較好的流動(dòng)性，同時(shí)對(duì)A1基體有強(qiáng)化作用，提高抗拉強(qiáng)度和硬 度。7.5% 9.0%的^含量能減少集中收縮和吸氣現(xiàn)象，具有較好的氣密性能和 抗熱裂性。
銅元素(Cu)對(duì)合金性能的影響
Cu在本項(xiàng)目中是一種重要合金元素，對(duì)A1基體有顯著的強(qiáng)化作用，提高合 金抗拉強(qiáng)度、硬度和高溫蠕變性能，還能提高合金流動(dòng)性、加工切削性能。但 Cu能固溶于鋁基a -固溶體中的質(zhì)量百分比不大，其余會(huì)以顆粒狀化合物存在， 產(chǎn)生凝固應(yīng)力；同時(shí)，Cu的化學(xué)電位高于Al，易產(chǎn)生晶間腐蝕和腐蝕應(yīng)力，因 此Cu元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須控制在較合適的范圍。本項(xiàng)目Cu元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 3.0% 3.5%，能避免產(chǎn)生凝固應(yīng)力和腐蝕應(yīng)力的趨勢(shì)。 鎂元素(Mg)對(duì)合金性能的影響
當(dāng)鋁合金的溫度在50(TC 53(TC時(shí)，Mg在鋁基a -固溶體的溶解度一般為0.3% 0.4%。本項(xiàng)目合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15% 0.30%可全部溶解于(1-固溶體中。它在本項(xiàng)目合金中除了對(duì)Al基體有較小的強(qiáng)化作用外，主要是提高合金硬度、切削性能，不易粘刀減少刀具磨損，提高加工表面粗糙度。錳元素(Mn)對(duì)合金性能的影響
錳有消除爐料中鐵元素的有害作用，錳在Al-Si合金中形成Al 10Mn2、Al8Mn相，使A1-Si合金中形成Al9Fe2Si2相中的Fe分離出來(lái)，溶解于Al1QMn2、 Al8Mn相，消除鐵的有害作用。
當(dāng)鐵的含量超過(guò)0.4%時(shí)，錳的加入量為含鐵的50%。我們采用耐火材料打結(jié)爐襯的中頻感應(yīng)電爐熔化和耐火材料打結(jié)爐襯的保溫電爐保溫，因此，鐵元素主要來(lái)自爐料。經(jīng)檢測(cè)，各種爐料F e的質(zhì)量總分?jǐn)?shù)在0.6。/。左右，因此本項(xiàng)目合金中錳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)取0.2% 0.4%。鋅元素(Zn)對(duì)合金性能的影響
鋅元素(Zn)是本項(xiàng)目加入的額外重要元素。它的加入主要使合金減少體膨脹和體收縮，抑制各種化合物相晶粒的生長(zhǎng)，穩(wěn)定金相組織，同時(shí)使凝固后的合金在常溫下較短時(shí)間內(nèi)(約36小時(shí))釋放出凝固收縮應(yīng)力。雜質(zhì)對(duì)合金性能的影響
Fe是一種有害元素，使合金降低力學(xué)性能，特別是伸長(zhǎng)率；同時(shí)使合金產(chǎn)生組織疏松和熱裂傾向，必須穩(wěn)定爐料來(lái)源。隨著爐料中含鐵量的變化，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整錳的加入量。
錫(Sn)會(huì)降低合金抗拉強(qiáng)度、硬度和耐蝕性，必須嚴(yán)格控制。
具體實(shí)施例中各種成分含量控制見(jiàn)下表項(xiàng)目主要合金成分(％)雜質(zhì)含量 (%不大于)
Si (硅)Cu (銅)Mn (錳)Mg (鎂)Zn (鋅)Al (鋁)Fe (鐵)
公司標(biāo)準(zhǔn)7.5~9.53.0~4.00.2~0.50.1~0.351.0~2.0其余1.0
一般測(cè)定值8.513.490.340.271.4985.90.68
控制值8.503.500.350.251.585.90雜質(zhì)總和0.6
實(shí)施前后對(duì)比其中實(shí)施前合金化驗(yàn)采用國(guó)產(chǎn)原子吸附光度計(jì)，實(shí)施后采用瑞士進(jìn)口光譜分析儀；力學(xué)性能設(shè)備實(shí)施前后均采用國(guó)產(chǎn)拉力試驗(yàn)機(jī)和硬度計(jì)；金相組織也均采用國(guó)產(chǎn)金屬顯微鏡檢査。當(dāng)采用的鋁合金為ZL112Y，處于鑄態(tài)時(shí)，硬度為HB75 HB80，抗拉強(qiáng)度為220MPa，鑄件為4> 100 4> 150的缸孔加工后圓柱度為小0.1 小0.12，這種鋁合金不能滿(mǎn)足產(chǎn)品需求，必須進(jìn)行人工時(shí)效處理。時(shí)效處理后，硬度上升為HB85 90，抗拉強(qiáng)度上升為280MPa，才能滿(mǎn)足產(chǎn)品圓柱度為》0.02 d)0.05的需求(鑄件為(H00 (M50)。當(dāng)采用本發(fā)明的鋁合金，處于鑄態(tài)時(shí)，硬度為HB90 HB110，抗拉強(qiáng)度不低于320MPa，鑄件為4> 100 4> 150的缸孔加工后圓柱度為40.02 4)0.05,這種鋁合金不必進(jìn)行人工時(shí)效處理，完全能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品的需求，既省時(shí)節(jié)能又提高了經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1、一種自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于該合金組分包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5％～9.0％的硅，3.0％～3.5％的銅，1.5％～2.0％的鋅，保證壓鑄件在鑄態(tài)時(shí)硬度為HB90～HB110。
2、 如權(quán)利要求l所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于該合金中還包 括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15% 0.2%的鎂。
3、 如權(quán)利要求l所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于該合金中還包 括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2% 0.4%的錳。
4、 如權(quán)利要求l所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于該合金中雜質(zhì) 鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)《1.0%，雜質(zhì)錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)《0.05%。
5、 如權(quán)利要求3所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于錳的含量隨爐 料中含鐵量的變化而變化，當(dāng)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.4%時(shí)，錳的加入量為鐵的 50%。
6、 如權(quán)利要求l所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為8.5%，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%，鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%。
7、 如權(quán)利要求2所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0.25%。
8、 如權(quán)利要求3所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0.35%。
9、 如權(quán)利要求4所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于合金中雜質(zhì)質(zhì) 量分?jǐn)?shù)的總和不大于0.6%。
10、 如權(quán)利要求1所述的自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金，其特征在于該合金采用一次性熔煉的制備方法即按化學(xué)成分要^將各種化學(xué)元素材料稱(chēng)量配置后， 依次從低熔點(diǎn)到高熔點(diǎn)金屬塊順序放入中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔化，利用中頻感 應(yīng)電爐在金屬熔化過(guò)程中使合金液自身翻滾以及達(dá)到熔化工藝要求溫度后進(jìn)行 除氣打渣，使合金元素完全均勻化，熔制后的合金液直接轉(zhuǎn)入壓鑄機(jī)旁的保溫 爐中供壓鑄生產(chǎn)使用，省去第二次熔化的過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自然去應(yīng)力壓鑄鋁合金及制備方法，其特征是該合金組分包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5％～9.0％的硅，3.0％～3.5％的銅，0.15％～0.2％的鎂，0.2％～0.4％的錳，1.5％～2.0％的鋅；該合金中雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鐵≤1.0％，錫≤0.05％。該合金的制備采用一次性熔煉的方法。本發(fā)明制成的合金材料相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提供的鋁合金壓鑄充型流動(dòng)性好、材料抗拉強(qiáng)度高和硬度高、鑄件不需要人工時(shí)效存放36小時(shí)后能自然去除應(yīng)力、加工時(shí)不粘刀而獲得良好的表面粗糙度并能保證加工后的尺寸、形位公差穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B22D17/08GK101671787SQ20091018014
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者陟 劉 申請(qǐng)人:瑞立集團(tuán)瑞安汽車(chē)零部件有限公司