專利名稱：高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉一種招合金材料，尤其是涉及一種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金。
背景技術(shù)：
Al-Si系合金的流動(dòng)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，但是簡(jiǎn)單的二元Al-Si合金強(qiáng)度、硬度、韌性一般。鋁合金的強(qiáng)化方法一般包括加工硬化、固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和復(fù)合強(qiáng)化等。其中，提高鑄造鋁合金的強(qiáng)韌性的具體途徑是熔體處理(變質(zhì)、熔體的凈化和純化、晶粒細(xì)化)、合金化以及熱處理等。Al-Si合金中加入Mg元素以后組織中出現(xiàn)Mg2Si強(qiáng)化相，Al-Si-Mg合金中加入Cu元素后，在一定范圍內(nèi)，隨著Cu含量的提高，其強(qiáng)度顯著增加，延伸率不斷下降，合 金的熱強(qiáng)性也不斷增加。隨著近年來(lái)航天航空工業(yè)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)鑄件的可靠性等要求越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)合金綜合性能和特種性能的要求也不斷提高，常規(guī)的鋁合金已經(jīng)不能滿足一些交通、航天等領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊螅蚤_發(fā)高性能鋁合金成為迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明通過(guò)熔煉、熔體凈化、合金化、晶粒細(xì)化、變質(zhì)工藝提供一種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金及其制備方法，制成的鑄態(tài)合金具有良好的鑄造性能、較高的延伸率以及良好的切削性能。技術(shù)方案
一種高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, Zr O. 15-0. 25%,余量為Al。所述合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強(qiáng)度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。優(yōu)點(diǎn)效果
本發(fā)明的技術(shù)效果是通過(guò)熔煉、熔體凈化、合金化、晶粒細(xì)化、變質(zhì)綜合處理工藝，能顯著凈化熔體，減少吸氣量和雜質(zhì)含量；細(xì)化初生α-Al，共晶組織由粗大的針片狀變?yōu)榧?xì)小的珊瑚狀，合金內(nèi)部形成強(qiáng)化相有Mg2Si、Al2Cu等。本合金在金屬型重力鑄造條件下，其室溫抗拉強(qiáng)度大于220Mpa,伸長(zhǎng)率大于4. 1%,布氏硬度大于85HB,本合金還具有良好的機(jī)械性能及流動(dòng)性能，合金的綜合性能得到顯著提高。
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明涉及一種高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, ZrO. 15-0. 25%，余量為 Al。所述合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強(qiáng)度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。本發(fā)明所述的高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，采用常規(guī)鋁合金熔煉工藝，在Al-Si合金中加入合金強(qiáng)化元素Cu、Mg，晶粒細(xì)化元素Zr，變質(zhì)元素Sr。其中最佳配比為Si6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%,Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, Zr O. 15-0. 25%，余量為 Al。所用覆蓋劑為KCl和NaCl混合物(質(zhì)量比為I :1)，加入量為1% (合金總質(zhì)量的1%);精煉劑為3/4C2Cl6+l/4Na2SiF6的混合物，加入量O. 6%，Na2SiF6使用前要烘干。熔煉前將鐘罩、撇渣勺、等熔煉工具和坩堝內(nèi)壁清理干凈，并預(yù)熱噴刷涂料。石墨坩堝所用涂料配比(質(zhì)量比)為滑石粉(90%)、水玻璃(10%)、余量水。熔煉金屬工具涂料配比(質(zhì)量比)為氧化鋅(25 30%)、水玻璃(3 5%)、余量水。本發(fā)明所涉及的高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其熔煉工藝為將坩堝預(yù)熱至暗 紅色，先將純鋁錠放入坩堝中，待純鋁熔化后，將預(yù)熱至300°C左右的Al-Si中間合金壓入熔體中，等熔體溫度到達(dá)720°C后，再將預(yù)熱后的Al-CiuAl-Zr中間合金壓入熔體中。15min后用鐘罩將純鎂(鋁箔包裹)加入熔體中，并輕輕攪拌。保溫一段時(shí)間，在熔體溫度達(dá)到730°C時(shí)，加入精煉劑總量的2/3進(jìn)行第一次精煉，精煉過(guò)程中要緩緩攪動(dòng)鐘罩(不要刮碰坩堝內(nèi)壁及底部)，精煉完成后在加入變質(zhì)劑中間合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆蓋齊[J。保溫20min后扒渣，再加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋劑。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明
合金熔煉在7. 5KW坩堝式電阻爐中進(jìn)行。實(shí)施例I
熔煉所用材料:高純Al (99. 99%)、工業(yè)純Mg (99. 9%)、中間合金Al-26Si、A1-50CU、Al-5Zr、Al-IOSr、分析純 NaCl、分析純 KCl、分析純 Na2SiF6、C2Cl60原材料配比(重量百分比)Si6. 5%, Cu I. 0%, Mg O. 4%, Sr O. 035%, Zr O. 15%，余量為Al。按上述成分配制合金，先把高純鋁放入石墨坩堝中，熔煉溫度設(shè)定720°C，待高純鋁完全熔化后加入Al-26Si中間合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金屬完全熔化后，用鐘罩將工業(yè)純鎂(用鋁箔包裹)壓入合金液中，保溫5min，在730°C時(shí)第一次加入精煉劑，用量為總量的2/3，精煉完成后加入變質(zhì)劑中間合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆蓋齊U。保溫20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋齊U。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。細(xì)化劑Al_5Zr加入量為合金量的O. 15%，變質(zhì)劑Al-IOSr加入量為O. 035%，精煉劑加入量為合金量的O. 6%。本合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強(qiáng)度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于85HB。實(shí)施例2
熔煉所用材料和設(shè)備與實(shí)施例I相同。合金成分原材料配比(重量百分比)Si 7%，Cu 1.2%，Mg O. 5%，Sr O. 04%, ZrO. 2%，余量為Al。
按上述成分配制合金，先把高純鋁放入石墨坩堝中，熔煉溫度設(shè)定720°C，待高純鋁完全熔化后加入Al-26Si中間合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金屬完全熔化后，用鐘罩將工業(yè)純鎂(用鋁箔包裹)壓入合金液中，保溫5min，在730°C時(shí)第一次加入精煉劑，用量為總量的2/3，精煉完成后加入變質(zhì)劑Al-IOSr中間合金并在液面上撒入1/2的覆蓋齊U。保溫20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋齊U。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。細(xì)化劑Al_5Zr加入量為合金量的O. 2%，變質(zhì)劑Al-IOSr加入量為O. 04%,精煉劑加入量為合金量的O. 6%。本合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強(qiáng)度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于 85HB。實(shí)施例3
熔煉所用材料和設(shè)備與實(shí)施例I相同。 合金成分原材料配比(重量百分比)=Si 7. 5%，Cu I. 5%，Mg O. 6%，Sr O. 045%, Zr
O.25%，余量為Al。按上述成分配制合金，先把高純鋁放入石墨坩堝中，熔煉溫度設(shè)定720°C，待高純鋁完全熔化后加入Al-26Si中間合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金屬完全熔化后，用鐘罩將工業(yè)純鎂(用鋁箔包裹)壓入合金液中，保溫5min，在730°C時(shí)第一次加入精煉劑，用量為總量的2/3，精煉完成后加入變質(zhì)劑中間合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆蓋齊U。保溫20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋齊U。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。細(xì)化劑Al_5Zr加入量為合金量的O. 25%，變質(zhì)劑Al-IOSr加入量為O. 045%，精煉劑加入量為合金量的O. 6%。本合金在金屬型重力鑄造條件下抗拉強(qiáng)度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于
8Mffi。
權(quán)利要求
1.一種高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, ZrO.15-0. 25%，余量為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強(qiáng)度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金，所述高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金包括下述質(zhì)量百分比的原料Si6.5-7.5%，Cu1.0-1.5%，Mg0.4-0.6%，Sr0.035-0.045%，Zr0.15-0.25%，余量為Al。本發(fā)明這種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金在一定的熔煉、熔體凈化、合金化、晶粒細(xì)化、變質(zhì)工藝條件下具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性。在金屬型重力鑄造條件下，本合金室溫抗拉強(qiáng)度大于220Mpa，延伸率大于4.1%，布氏硬度大于85HB，適用于生產(chǎn)大型薄壁以及需承受高負(fù)荷的鋁合金鑄件。
文檔編號(hào)C22C21/04GK102952975SQ20121043228
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者李潤(rùn)霞, 于寶義, 焦文祝, 吳雪峰, 楊葉 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)