腐蝕的鋁合金。與商業(yè)合金，如360和380相比，這些合金應(yīng) 該表現(xiàn)出在高溫條件(如在運(yùn)行中的內(nèi)燃機(jī)（ICE )和它們的部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和氣缸蓋中 遇到的那些）下更好的耐腐蝕性和更高的機(jī)械性質(zhì)。此外，該鑄鋁合金部件在室溫和升高 的溫度下都改進(jìn)的強(qiáng)度擴(kuò)大了它們?cè)谄渌Y(jié)構(gòu)用途，如變速箱和懸掛部件中的接受度和應(yīng) 用。另一益處是在這些和其它汽車(chē)用途中鑄鋁部件的保修成本顯著降低。另一益處是部件 的重量減輕，以提高里程數(shù)(mileage)和降低成本。
[0030] 該合金還可以含有至少一種可鑄造性和強(qiáng)度增強(qiáng)元素，如硅、錳、鐵、銅、鋅、銀、 鎂、鎳、鍺、錫、鈣和鈧、釔和鈷。該合金的微結(jié)構(gòu)可包括含有至少一種稀土元素或一種合金 元素的至少一種或多種不可溶的固化和/或沉淀粒子。
[0031] 通常，該合金可包括大約0. 6至大約14. 5重量％硅、0至大約0. 7重量％鐵、大約 1. 8至大約4. 3重量％銅、0至大約1. 22重量％錳、大約0. 2至大約0. 5重量％鎂、0至大約 1. 2重量％鋅、0至大約3. 25重量％鎳、0至大約0. 3重量％鉻、0至大約0. 5重量％錫、大 約0. 0001至大約0. 4重量％鈦、大約0. 002至大約0. 07重量％硼、大約0. 001至大約0. 07 重量％鋯、大約0. 001至大約0. 14重量％釩、0至大約0. 67重量％鑭且余量主要為鋁+任 何殘余物。
[0032] 在一些實(shí)施方案中，該合金可以基本由大約1. 1至大約7. 0重量％硅、0至大約0. 7 重量％鐵、大約4. 13重量％銅、大約1. 14重量％錳、大約0. 2至大約0. 5重量％鎂、大約 0. 2重量％鋅、大約0. 12重量％鎳、大約0. 15重量％鉻、大約0. 019重量％錫、大約0. 379 重量％鈦、大約0. 066重量％硼、大約0. 624重量％鋯、大約0. 078重量％釩、大約0. 032重 量％鑭和主要為鋁+任何殘余物的余量構(gòu)成。
[0033] 在另一實(shí)施方案中，該合金可以基本由大約1重量％硅、0至大約0. 7重量％鐵、大 約4. 13重量％銅、大約1. 14重量％錳、大約0. 2至大約0. 5重量％鎂、大約0. 2重量％鋅、 大約0. 12重量％鎳、大約0. 15重量％鉻、大約0. 019重量％錫、大約0. 379重量％鈦、大約 0. 066重量％硼、大約0. 624重量％鋯、大約0. 078重量％釩、大約0. 032重量％鑭和主要為 錯(cuò)+任何殘余物的余量構(gòu)成。
[0034] 在另一實(shí)施方案中，該合金可以基本由大約7重量％硅、0至大約0. 7重量％鐵、大 約4. 13重量％銅、大約1. 14重量％錳、大約0. 2至大約0. 5重量％鎂、大約0. 2重量％鋅、 大約0. 12重量％鎳、大約0. 15重量％鉻、大約0. 019重量％錫、大約0. 379重量％鈦、大約 0. 066重量％硼、大約0. 624重量％鋯、大約0. 078重量％釩、大約0. 032重量％鑭和主要為 錯(cuò)+任何殘余物的余量構(gòu)成。
[0035] 受控固化和熱處理改進(jìn)微結(jié)構(gòu)均勻性和細(xì)化并提供在特定鑄造條件下最佳的結(jié) 構(gòu)和性質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，該合金可以用濃度分別為不小于大約0.01重量％和大約 0. 002重量％的Ti和B細(xì)化晶粒。
[0036] 對(duì)于傳統(tǒng)高壓壓鑄（HPDC)、砂模鑄造和永久模鑄造，所提出的合金的溶液處理溫 度通常為大約400°C至大約540°C，優(yōu)選溫度范圍是大約450°C至大約525°C。可通過(guò)將鑄 件淬火到溫水、加壓空氣或氣體中實(shí)現(xiàn)鑄件的快速冷卻。老化溫度通常為大約160°C至大約 250°C，優(yōu)選溫度范圍是大約180°C至大約220°C。
[0037] 當(dāng)合金用于完全T6/T7或T4熱處理時(shí)，溶液處理溫度既不應(yīng)低于大約400°C，又 不應(yīng)高于大約540°C。下限取決于該組合物的溶線溫度（Solvus temperature)，上限是該 合金的固相線。通常，較高溶液溫度加速反應(yīng)，但對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有爐控制技術(shù)的限制要求將最 大目標(biāo)溫度保持在最大理論值下方的安全水平，因此優(yōu)選的溶液處理溫度應(yīng)該控制在大約 480°C至大約525°C之間。
[0038] 當(dāng)使用高Si (近共晶組成12-14重量％ Si)時(shí)，應(yīng)該使用高含量的Mg (高于大約 0? 45%)和B (大約0? 05至大約0? 1重量％)細(xì)化共晶（Al+Si)晶粒。
[0039] 改進(jìn)的強(qiáng)化 通常在機(jī)械處理之前對(duì)鑄鋁合金施以至少包括老化的熱處理。人工老化（T5)通過(guò)將鋁 鑄件加熱至中溫、然后使鑄件保持一段時(shí)間以經(jīng)沉淀實(shí)現(xiàn)硬化或強(qiáng)化而產(chǎn)生沉淀硬化?？?慮到沉淀硬化是動(dòng)力學(xué)過(guò)程，鑄態(tài)鋁固溶體中保留的溶質(zhì)元素的含量(過(guò)飽和）在鋁鑄件的 老化響應(yīng)中起到重要作用。因此，鑄造后的鋁軟基質(zhì)溶液中硬化溶質(zhì)的實(shí)際含量對(duì)隨后的 老化是重要的。與如在砂模鑄造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的較低冷卻速率相比，如在例如HPDC過(guò)程中發(fā) 現(xiàn)的高冷卻速率導(dǎo)致鋁溶液中較高的元素濃度。
[0040] 如下表中看出，已在不同的熱處理下對(duì)照市售合金測(cè)試進(jìn)一步包含1. 1% Si、0. 3% Fe和0.35% Mg的在[0032]中描述的實(shí)施方案的范圍內(nèi)的合金?？梢钥闯觯竞辖鹪谠S多 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中比較有利，尤其是在比較在250°C下的極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度時(shí)?？紤]到在室 溫下也具有相對(duì)較高的極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的能力，這種性質(zhì)尤其有意義。
[0041] Mg、Cu和Si是鋁合金中的有效硬化溶質(zhì)。Mg與Si結(jié)合形成Mg/Si沉淀物，如f3〃、 和平衡Mg2Si相。實(shí)際沉淀物類(lèi)型、量和尺寸取決于老化條件。老化不足傾向于形成可 剪切的沉淀物，而在最高和過(guò)度老化條件下，形成不可剪切的和平衡Mg2Si相。在 鋁合金中，Si可獨(dú)自形成Si沉淀物，但強(qiáng)化非常有限并且不像Mg/Si沉淀物那樣有效。Cu 可以與A1結(jié)合形成許多亞穩(wěn)沉淀物相，如Al-Si-Mg-Cu合金中的0'、0和Q相。類(lèi)似于 Mg/Si沉淀物，實(shí)際沉淀物類(lèi)型、尺寸和量取決于老化條件和合金組成。在鑄鋁合金中的沉 淀物中，Al/Cu沉淀物和硅沉淀物與Mg/Si沉淀物相比可以維持高溫。
[0042] 為了進(jìn)一步改進(jìn)鑄鋁合金的老化響應(yīng)，應(yīng)該使該合金中的鎂含量保持不小于大約 0. 2重量％，優(yōu)選含量高于大約0. 3重量％。如果僅對(duì)鑄件施以T5老化過(guò)程，應(yīng)該使最大Mg 含量保持在大約〇. 4%以下，優(yōu)選含量為大約0. 35%，以使添加的大部分Mg在快速固化(如高 壓壓鑄中那樣）后留在A1固溶體中。
[0043] 改進(jìn)的高溫性能 形成的鑄鋁合金具有良好的升高的溫度性質(zhì)，因?yàn)樵摵辖鸷写篌w積分?jǐn)?shù)的在預(yù)期工 作溫度下熱力學(xué)穩(wěn)定的分散相。如果在該鑄鋁合金中添加Fe、Ni和Mn，在固化過(guò)程中形成 顯著量的熱穩(wěn)定共晶分散相，如41 3附31丨以131丨通113512和其它金屬間相。添加5(3、2^ Y和稀土元素，如Yb、Er、Ho、Tm和Lu也形成三鋁化物化合物。
[0044] 三鋁化物如Al3Ti、Al3Zr、A1 3Lu、A13Y等的其它四方晶體結(jié)構(gòu)（0022或D0 23)與Ll2 結(jié)構(gòu)密切相關(guān)并可通過(guò)與第四周期過(guò)渡金屬，如Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn合金化而進(jìn)一 步轉(zhuǎn)化成高對(duì)稱(chēng)的立方Ll2晶體。此外，隨著相干亞穩(wěn)L1 2的形成，金屬間A1 3Zr沉淀。用 Zr部分取代Ti降低了 1^12沉淀物與A1基質(zhì)的晶格失配，由此降低成核障礙，提高L12相的 穩(wěn)定性并非?；狙舆t轉(zhuǎn)化成四方相。最后，Zr在A1中比Sc擴(kuò)散得慢得多，這可提供增 強(qiáng)的粗化阻力，因?yàn)閵W斯特瓦爾德熟化的動(dòng)力學(xué)受到溶質(zhì)經(jīng)過(guò)基質(zhì)從不斷收縮的粒子移向 不斷增大的粒子時(shí)的體積擴(kuò)散調(diào)節(jié)。
[0045] 改進(jìn)的可鑄造性 Cu添加 銅的添加明顯降低該合金的熔點(diǎn)和共晶溫度。但是，銅通過(guò)形成低熔點(diǎn)相(其在該合金 的固化范圍結(jié)束時(shí)形成并促成孔隙形成條件）而提高固化范圍。
[0046] 可以如下描述在固化過(guò)程中在Al-Si-Cu-Mg鑄造合金中固化和形成富Cu相的程 序： (i) 在大約610°C以下的溫度下形成初生a-鋁枝晶網(wǎng)絡(luò)，以致剩余液體中硅、鎂和銅 的濃度單調(diào)提高。 (ii) 在大約577°C (平衡鋁-硅共晶溫度）下，形成硅和a-Al的共晶混合物，以致剩 余液體中的銅含量進(jìn)一步提高。 (iii) 在大約540°C下，形成Mg2Si和AlsMg3FeSi6。但是，對(duì)含有大約0. 5重量％ Mg的 合金而言，當(dāng)Cu含量高于大約1. 5%時(shí)，不會(huì)形成Mg2Si相。 (iv) 在大約525°C下，會(huì)與P-Al5FeSi片晶一起形成枝晶間的(有時(shí)稱(chēng)作"大塊"或 "塊狀"）CuA12相。 (v) 在大約507°C下，形成&^12與散布的a-Al的共晶體。在Mg存在下，在此溫度下 也形成Q相（Al5MgsCu2Si6)，通常具有超細(xì)共晶結(jié)構(gòu)。
[0047] Si 添加 硅向鑄鋁合金提供若干優(yōu)點(diǎn)，其中大多數(shù)無(wú)論是否改性都存在。硅的第一個(gè)和可能最 重要的益處在于其降低與熔體的凍結(jié)相關(guān)的收縮量。這是因?yàn)?，固體硅由于其非密排的晶 體結(jié)構(gòu)而不如沉淀出固體硅的Al-Si液體溶液致密。公認(rèn)的是，收縮率幾乎與硅