一種高硅變形鋁合金材料及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強度、高抗耐磨性能的高硅變形鋁合金材料及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鋁合金中加入較高含量的硅，形成高硅合金，該種材料具有密度小，熱膨脹系數(shù) 小，耐磨性好，延伸性能強，重量輕等優(yōu)點，在國內(nèi)外逐漸受到航空、航天、汽車、壓縮機等行 業(yè)的青睞和重視。但是合金中由于Si含量較高，不進行變質(zhì)處理時，鑄錠中易形成較嚴重 的初生硅聚集現(xiàn)象，會降低合金的強度和伸長率。因此，必須對合金進行變質(zhì)處理，對比文 件CN1120598A，公開日1996年4月16日，公開了一種高硅鋁合金的變質(zhì)處理方法，加入復(fù) 合Na鹽變質(zhì)劑進行處理，可使鑄錠的伸長率從未變質(zhì)的平均2. 6%提高到3. 0%-4. 5%，優(yōu) 點是對砂型鑄造具有較好的變質(zhì)作用，對含有Sb且冷卻速度較大的立式半連續(xù)冷鑄造，其 效果不佳，主要是Sb形成了粗的金屬間化合物、影響變質(zhì)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種高硅變形鋁合金材料其及生產(chǎn)方法，以改善高硅鋁合金 的組織形態(tài)，有效地提高了鋁合金的力學(xué)性能。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高硅變形鋁合金材料，其特征是合金的元素組成為 (重量百分比）：Si 8. 0 - 11. 0%，Cu 4. 0 - 6. 5%，Mg 2. 0 - 3. 6%，Mn 0? 5 - 2. 5%，Zn 7. 5 -9. 5%，Cr 彡 0? 50%，Ti〈0. 05%，Ni〈0. 05%;其它雜質(zhì)單個彡 0? 05%，合計彡 0? 15%， 余量為Al。
[0005] 優(yōu)選地，合金的元素組成為（重量百分比）：Si 10.6%，Cu 4.28%，Mg 2.25%，Mn 0? 75%，Zn 7. 56%，Cr 彡 0? 50%，Ti〈0. 05%，Ni〈0. 05%，余量為 Al。
[0006] 合金的生產(chǎn)方法：原料配好后進行熔煉，當熔煉溫度達到700-750°C時，以A1-Sr 中間合金方式按原料總量的〇. 02% -0. 05%加入金屬Sr變質(zhì)劑，再在710-720°C條件下鑄 造，鑄造時鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進行均勻化退火。退火后鍛壓，鍛壓后的材料 進行淬火，淬火溫度為515±5°C，保溫時間為l_2h后水冷，然后取樣、切成品和人工時效， 時效溫度為165±5°C，保溫時間為l_2h后空冷。
[0007] 為了使高硅鋁合金的硅元素能充分與其他合金均勻的融合，經(jīng)過多次實驗， 確定使用Sr作為變質(zhì)劑，當熔煉溫度達到700-750 °C時，進行最后一次吹渣，按總量的 0.02%-0.05%加入金屬Sr變質(zhì)劑，熔化后的金屬Sr與Al結(jié)合生成新的Al3Sr分子。Al 3Sr 初晶尺寸小，彌散分布，大大增加了合金的結(jié)晶核心，阻止了合金中初晶硅與共晶硅的過度 長大，并使其得以彌散分布，從而實現(xiàn)細化鑄造顆粒，減少共晶硅的產(chǎn)生。
[0008] 通過多次實驗證明Sr元素細化高硅鋁合金鑄造組織的作用比其它添加劑的效果 都要好，且可以細化加工組織，阻止加工及熱處理過程中晶粒的再長大，是一種理想的變質(zhì) 劑，特別對含有Sb且冷卻速度較大的立式半連續(xù)水冷鑄造，效果更佳，但同是還應(yīng)注意在 鑄造時，因底部應(yīng)力較大，必須進行鋪底處理，因結(jié)晶時放熱較多，鑄造水壓要適當，否則易 產(chǎn)生漏鋁現(xiàn)象，同時要控制冷隔深度，防止產(chǎn)生橫裂。鑄造前用n2-ci2氣體進行精煉以降低 鋁熔體含氣量。
[0009] 經(jīng)過我們多年的試制，該材料終于試制成功，并且從性能及元素成份配比上都超 過了國內(nèi)外同類材料的要求，填補了國內(nèi)外該種材料的空白。
【附圖說明】
[0010] 圖1是未經(jīng)過變質(zhì)處理的高硅合金鑄錠顯微組織照片圖。
[0011] 圖2是對比文件經(jīng)過變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖。
[0012] 圖3是本發(fā)明經(jīng)過變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明經(jīng)過變質(zhì)處理的高硅鋁合金管材顯微組織照片圖。
【具體實施方式】
[0014] 實施例以Sz - 15 - 023為例：
[0015] 爐批號Sz-15 -023,合金的元素組成為（重量百分比）：Sil0.6，Cu4.28，Mg2.25， MnO. 75, Zn7. 56, Cr 彡 0? 50, Ti〈0. 05, Ni〈0. 05 余量為 A1。
[0016] 生產(chǎn)方法及主要工藝參數(shù)為：當熔煉溫度達到700~750°C時，以A1 - Sr中間合 金方式按原料總量的〇. 02%~0. 05%加入Sr變質(zhì)劑，然后在710~720°C條件下經(jīng)過除 氣，過濾雜質(zhì)、精煉，然后鑄錠，鑄造時鋪底，不回火，然后將所鑄鑄錠整根進行均勻化退火。 將鑄錠加熱至510°C，保溫1. 5小時后對鑄錠毛坯進行鍛造。熱處理工藝為：固溶處理，固 溶溫度為515±5°C /I - 2h水冷；時效處理，時效溫度為165±5°C /I - 2h空冷。
[0017] 圖1是未經(jīng)過變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖，圖2是對比文件經(jīng)過 變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄錠顯微組織照片圖；圖3是本發(fā)明經(jīng)過變質(zhì)處理的高硅鋁合金鑄 錠顯微組織照片圖；圖4是本發(fā)明經(jīng)過變質(zhì)處理的高硅鋁合金管材顯微組織照片圖，將四 張圖進行對比，可以看出本發(fā)明的鑄錠顆粒細化程度好，共晶硅少，且彌散分布。
[0018] 表1是按本發(fā)明的方法實際生產(chǎn)出的一種高強度、高抗耐磨性能的高硅變形鋁合 金材料Sz - 15 - 023與對比文件CN1120598A高硅鋁合金材料4Y3J的力學(xué)性能對比
[0019] 表1力學(xué)性能
【主權(quán)項】
1. 一種高硅變形鋁合金材料，其特征是合金元素的重量百分比組成為：Si 8. O-11.0%, Cu 4. 0-6. 5%,Mg 2. 0-3. 6%,Mn 0.5-2. 5%, Zn 7. 5-9. 5%, Cr ^ 0. 50%, Ti〈0. 05%，Ni〈0. 05%，其它雜質(zhì)單個彡0? 05%，合計彡0? 15%，余量為A1。
2. 如權(quán)利要求1所述的高硅變形鋁合金材料，其特征是合金元素的重量百分比組成 為：Si 10. 6%，Cu 4. 28%，Mg 2. 25%，Mn 0? 75%，Zn 7. 56%，Cr 彡 0? 50%，Ti〈0. 05%， Ni〈0. 05%，余量為 A1。
3. 如權(quán)利要求1所述的高硅變形鋁合金材料，其特征是合金的生產(chǎn)方法是：當熔煉溫 度達到700-750°C時，以Al-Sr中間合金方式按原料總量的0. 02% -0. 05%加入金屬Sr 變質(zhì)劑，再在710-720°C條件下經(jīng)過除氣，過濾雜質(zhì)、精煉，然后鑄錠，鑄造時鋪底，不回火， 然后將所鑄鑄錠整根進行均勻化退火，退火后鍛壓，鍛壓后的材料進行淬火，淬火溫度為 515 ± 5°C，保溫時間為l_2h后水冷，然后取樣、切成品和人工時效，時效溫度為165 ± 5°C， 保溫時間為I -2h后空冷。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高硅變形鋁合金材料及其生產(chǎn)方法。合金的重量百分比組成控制在Si 8.0‐11.0％，Cu 4.0‐6.5％，Mg 2.0‐3.6％，Mn0.5‐2.5％，Zn 7.5‐9.5％，Cr≤0.50％，Ti＜0.05％，Ni＜0.05％；其它雜質(zhì)單個≤0.05％，合計≤0.15％，余量為Al。生產(chǎn)方法及主要工藝參數(shù)為：當熔煉溫度達到700～750℃時，以Al—Sr中間合金方式按原料總量的0.02％～0.05％加入Sr變質(zhì)劑，然后在710～720℃條件下經(jīng)過除氣，過濾雜質(zhì)、精煉，然后鑄錠。有效地改善了高硅鋁合金的組織形態(tài)，提高了鋁合金的力學(xué)性能。
【IPC分類】C22C21-10, C22C21-02, C22F1-053, C22F1-043, C22C1-03
【公開號】CN104745897
【申請?zhí)枴緾N201510133810
【發(fā)明人】薛元良
【申請人】薛元良
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月25日