[发明专利]一种高强韧铸造铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高强韧铸造铝合金的制备方法。

背景技术

铸造铝合金作为传统的金属材料，因其密度小、比强度高等特点，广泛应用于航空、 航天、汽车、机械等行业。随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金，尤其是 具有特殊性能，如具有高强度、优良的耐磨性和耐腐蚀性的铸造铝合金，需求量越来越 大。经过几十年的发展，高强度铸造铝合金已形成完整系列，性能趋于稳定，生产方法 日趋完善，成为材料领域中不可或缺的合金体系，并已在汽车、航天和航空工业中获得 广泛的应用。但目前高强度铸造铝合金的冲击韧性较低，一般都不能承受大的冲击载荷。 正是由于铸造铝合金冲击韧性较低，一般都不能承受大的冲击载荷，强韧性不理想从而 使其应用受到较大的限制。所以，许多需要高强韧性能的重要部件多采用变形铝合金制 造。但是变形铝合金虽然具有理想的高强韧性能，但其加工过程对设备和工装模具要求 高，工序多，因此生产周期长，成本很高。相比之下，铸造铝合金具有价格低廉，铸件 组织各向同性，可以获得特殊的组织，容易生产形状复杂的零件，既可以单件生产也可 以大批量生产等许多优点。因此，开发能够代替部分变形铝合金并具有高强韧性能的铸 造铝合金，规范其铸造成型工艺，缩短生产周期，降低制造成本，成为该领域发展的新 趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是针对现有技术的上述不足，提供一种具有高强度、高 韧性的高强韧铸造铝合金。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高强韧铸造铝合金，该合金由 以质量百分比的各组分组成：Mg 9.5％～11.0％，Ti 0.1％～0.4％，RE 0.1％～0.3％，Si 0.15％～0.30％，其余为铝和不可避免的微量杂质；其中微量杂质中的单个元素的含量 ＜0.10％，且微量杂质的总量＜0.50％。

本发明上述的该合金在制备时，各组分由以下形式的各原料加入：纯铝、纯镁、氟 钛酸钾、铝稀土合金及铝硅中间合金。

本发明要解决的另一个技术问题，是提供一种能满足现代科技和工业需要，降低结 构件重量、缩短制造周期、降低制造成本和降低能耗、保护环境、以铸代锻要求的上述 高强韧铸造铝合金的制备方法，该合金具体制备步骤为：

(1)按照Mg 9.5％～11.0％，Ti 0.1％～0.4％，RE(混合稀土)0.1％～0.3％，Si 0.15％～0.30％，其余为铝的质量百分比计算并称取作为原料的纯铝、纯镁、氟钛酸钾 (K₂TiF₆)、铝稀土合金及铝硅中间合金；

(2)将上述步骤(1)称量好的各原料使用电阻坩埚炉进行熔炼，先在坩埚内撒入 经脱水(水分含量≤0.5％)的以光卤石为主的熔剂，然后加入预热到200～250℃的纯铝 和铝硅中间合金；融化后加入经烘干(水分含量≤0.5％)的称量好的氟钛酸钾，并撒 入占炉料总质量(所述炉料总质量为原始配料总质量，以下同)3％～4％的覆盖剂或通 入保护气体；炉温升至670～690℃时加入预热到180～220℃的纯镁块，纯镁块用钟罩压 入坩埚底部，边熔化边搅拌直至其完全熔化；730～740℃加入预热到180～220℃的铝稀 土合金，迅速搅拌至混合均匀，得到合金液；

(3)待炉温降至720～730℃时将烘干(烘干后水分含量≤0.5％)的精炼剂用钟罩 压入到合金液中进行精炼除气；精炼10～15min，精炼完毕后，再静置5～15min，在 690～720℃扒渣、浇注到铸型型腔中得到铸件或铸锭(浇注制备铸件或铸锭，采用的是 行业公知的常规技术，在此不再赘述)；

(4)铸件或铸锭在425～435℃进行固溶处理，保温时间12～20h，然后用冷却介质 为50～100℃的水或50～100℃油冷却，然后进行24～72小时的自然时效。

本发明上述合金的制备工艺，步骤(1)中的钛是以K₂TiF₆氟化盐的形式加入的， 采用氟钛酸钾的形式加入可以形成大量极细小、弥散分布的金属间化合物的成核质点。

本发明上述采用的纯铝，其中铝的含量≥99.7wt％；上述采用的纯镁，其中镁含量 ≥99.95wt％；上述采用的铝稀土合金为AI-10RE，即稀土含量为10wt％的铝稀土合金， 上述采用的铝硅中间合金为Al-12Si合金(即硅含量为12wt％的铝硅中间合金)。