[发明专利]铝合金、铸造铝合金的方法和制造铝合金产品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优良的铸造性、加工性和机械特性的铝合金，一种铸造所述铝合金的方法，以及一种制造所述铝合金的产品的方法。

背景技术

为了减轻车辆的重量，具有优良的强度和韧性及高耐蚀性的6061铝合金锻造产品被用于车轮、悬臂等。但是，由于6061合金的铸造性差，所以难以获得具有复杂形状的近净成形坯件，而是常常使用挤出产品作为坯件。这样，在制造具有复杂形状的部件时制造成本往往增加。因此，在某些情况下使用铸造铝合金，例如AC4C合金和AC4CH合金。当利用这种铸造铝合金的铸造性通过对这种铸造铝合金进行铸造所形成的净成形铸件或由这种铸造铝合金制造出的近净成形坯件通过锻造被成形为最终形状时，能以低的制造成本制造具有复杂形状的产品。但是，与6061合金相比，上述铸造铝合金的加工性差。

为了解决上述问题，日本专利申请9-125181号公报(JP-A-9-125181)公开了一种热锻性有所改善的Al-Si-Mg-Fe系合金。另外，日本专利申请7-109537号公报(JP-A-7-109537)公开了一种机械特性有所改善的Al-Si-Mg-Ti-B系合金。

在铸造性优良的Al-Si系合金中，Si通过共晶反应结晶成脆弱的晶体。这样，Al-Si系合金的机械特性、尤其是延展性始终是个问题。在这种情况下，为了改善Al-Si系合金的延展性，必须使由于共晶反应而形成的Si晶体(下文中称作“共晶Si”)微细地结晶。这样，Sr、Na、Sb和Ca作为特性改善元素被单独地或组合地添加以使共晶Si晶粒细化。但是，尽管这些特性改善元素即使在以极少量存在时也能发挥效果，但是每种元素都具有特有的问题，例如气体吸收或与耐火材料发生反应。另外，由于改善能力随着特性改善元素在被添加后随时间消耗而降低，成分管理常常引起问题。在上述相关技术中也添加这些特性改善元素来使共晶Si晶粒细化，但优选地，通过添加除上述特性改善元素以外的元素来稳定地实现共晶Si的晶粒细化。

溶质元素如Mg常常被添加到Al-Si系合金以获得与6061合金相当的机械强度、尤其是规定强度(proof strength)。但是，由于不能仅通过调节Si和Mg的量来实现Al-Si系合金的强度改善，所以已与Mg结合地添加Cu来改善强度。但是，在添加Cu时，Cu化合物可能析出或结晶并降低Al-Si系合金的耐蚀性。特别地，Cu的添加往往在铸造产品中产生偏析并且可能损害其耐蚀性。在JP-A-9-125181和JP-A-7-109537公开的相关技术中也向Al-Si系合金添加Cu来改善强度，但为了维持Al-Si系合金的耐蚀性，希望不添加Cu来改善Al-Si系合金的强度。

发明内容

本发明提供了一种新的铝合金，其具有优良的铸造性和加工性并且具有好的机械特性。本发明还提供了一种制造由本发明的铝合金形成并具有好的机械特性的铸件的方法，和一种制造通过加工所述铸件而获得的具有好的机械特性的铝合金产品的方法。

本发明的第一方面涉及一种铝合金，其包括：按质量计在3.5％以上且7.5％以下的硅(Si)；按质量计在0.45％以上且0.8％以下的镁(Mg)；按质量计在0.05％以上且0.35％以下的铬(Cr)；和铝(Al)。

根据上述构型，具有上述成分的铝合金具有优良的铸造性并且能被铸造成复杂的净形状或近净形状。

另外，由于所述铝合金中所含的适量的Mg有助于共晶Si的晶粒细化，所以不用依赖如上所述的特性改善元素如Sr便能实现共晶Si的晶粒细化。由于能实现共晶Si的晶粒细化，所以所述铝合金呈现高的延展性并且具有优良的加工性。

此外，所述铝合金的强度在其包含适量的Mg并且包含Cr时得以改善。因此，所述铝合金即使不含Cu也具有改善的强度和优良的耐蚀性。

根据该方面的铝合金还可包含不可避免的杂质。所述不可避免的杂质可包括铁(Fe)，并且所述铝合金中铁的含量可为按质量计在0.3％以下。

根据该方面的铝合金还可包含按质量计在0.05％以上且0.3％以下的钛(Ti)。

根据该方面的铝合金可不含铜。

根据该方面的铝合金还可包含下列的至少一种：按质量计在0.003％以上且0.05％以下的锶(Sr)；按质量计在0.001％以上且0.03％以下的钠(Na)；和按质量计在0.05％以上且0.15％以下的锑(Sb)。

在根据该方面的铝合金中，当所述硅通过共晶反应结晶时，结晶的硅可具有5μm以下的平均粒径。