[发明专利]铝硅镁系铸造铝合金及铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金铸造技术领域，尤其涉及一种同时具有较高抗拉强度和延伸率综合力学性能的铝硅镁系铸造铝合金及铸造工艺。

背景技术

铸造铝合金作为传统的金属材料，具有比重低、比强度高、易加工、成本低、散热性能和耐腐蚀性能好，生产零件灵活、简单，易于批量生产等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业的发展，对铸造铝合金，特别是对具有较高抗拉强度和延伸率综合力学性能以及优良的耐腐蚀性、低成本的铸造铝合金的需求越来越大。经过几十年的发展，高强度铸造铝合金已形成完整系列，铝合金的性能和生产工艺都趋于稳定。

目前，高强度铝合金主要是以Al-Cu-Mg和Al-Zn-Mg-Cu为基的合金。其中，Al-Cu-Mg基合金具有良好的切削加工和焊接性能，但铸造性能和耐腐蚀性能较差。这类铝合金在航空产品上应用较广，主要用作承受大载荷的结构件和耐热零件。Al-Zn-Mg-Cu基合金切削性能好，且在不进行固溶处理时，在室温下经过较短时间的时效，可在一定程度上提高其强度。但耐腐蚀性能差，密度大，铸造时容易产生热裂。

由于汽车、机械和通讯等行业要求铝合金具有优良的铸造性能，如流动性好、气密性好、收缩率小以及热裂倾向小，因此，需要选用具有良好的力学性能、物理性能和较好的机加工性能，同时又要耐腐蚀性能好，成本低，并适合大批量生产的高强度高韧性的铝合金，其中，以品种最多、用途最广的铝硅系合金为优选对象。其中，美国ASTMB108标准中的A356.2铝合金，其主要合金成分质量百分比为6.5-7.5％Si、0.25-0.45％Mg、0.08-0.20％Ti，主要杂质元素为Fe≤0.20％、Cu≤0.20％、Mn≤0.10％、Zn≤0.10％，剩余成分为Al。

A356.2铝合金应用很广，但是强度不高。为了提高A356合金的力学性能，目前采用的方式有：通过添加Na、Sr、Sb及Ti、B等变质材料的方法来细化晶粒。但是，经过上述处理后的铝合金大多难于稳定达到300Mpa以上的抗拉强度，延伸率也偏低。也有通过添加稀土等元素来细化晶粒，或者在此基础上增加挤压工艺，以提高铝合金的铸造性能和力学性能，但是由此也使得铝合金的熔铸工艺较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铸造性能及力学性能好且耐腐蚀性好的铝硅镁系铸造铝合金及铸造工艺。

为了达到上述目的，本发明提出一种铝硅镁系铸造铝合金，所述铝合金组分包含以下质量百分比的元素：

硅6.5-7.5；镁0.40-0.60；钛0.10-0.30；锶0.01-0.03；铁≤0.20；铜≤0.10；锌≤0.20；锰≤0.10；铍≤0.01；钒≤0.02；其余为铝。

优选地，所述铝合金抗拉强度大于380Mpa；延伸率大于或等于7.8％；布氏硬度大于85。

优选地，组成所述铝合金的各元素的质量百分比含量为：硅7.021；镁0.463；钛0.237；锶0.018；铁0.183；铜0.040；锌0.018；锰0.098；铍0.003；钒0.019；其余为铝；所述铝合金抗拉强度为411Mpa，延伸率为8.04％。

优选地，组成所述铝合金的各元素的质量百分比含量为：硅7.035；镁0.453；钛0.229；锶0.017；铁0.189；铜0.041；锌0.019；锰0.099；铍0.002；钒0.018；其余为铝；所述铝合金抗拉强度为400Mpa，延伸率为7.80％。

优选地，组成所述铝合金的各元素的质量百分比含量为：硅7.087；镁0.459；钛0.185；锶0.014；铁0.169；铜0.063；锌0.024；锰0.089；铍0.002；钒0.017；其余为铝；所述铝合金抗拉强度为388Mpa，延伸率为10.02％。

本发明还提出一种铝硅镁系铝合金铸造工艺，包括以下步骤：

将A356.2铝锭装炉熔炼；

在熔炼后的铝锭溶液中加入变质材料，采用气泡过滤法进行精炼；

将精炼后的溶液静置预定时间后，在预定温度下进行浇铸；

对浇铸后的溶液依次进行固溶、冷却、转移及时效处理。

优选地，对所述铝锭溶液进行精炼的温度为720℃～730℃，精炼时间为15～25分钟；固溶处理温度为535℃±5℃，固溶处理时间为8h～10h；时效处理温度为165℃±5℃，时效处理时间为6h-8h。