[发明专利]一种与VC共溶的铝合金及其熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度铝合金，还涉及其制备方法。

背景技术

传统Al-Mg-Si-Cu系合金主要强化相是Mg₂Si，其强化能力较Cu和Zn为弱，但Cu和Zn在该系合金中含量均较低。

V和C均可与Al形成化合物，细化合金的晶粒，促进合金形成细晶的再结晶组织，能得到有用的强度、韧性、成形性等综合性能，还可降低淬火敏感性，减小铸造坯料淬火后形成的内部结构应力，从而有利于产品的保形加工。

但传统加入V和C的方法都采用中间合金直接加入的方法。由于V是贵重金属，而V和C都是高熔点元素，熔炼Al-V、Al-C中间合金的成本很高，而作为晶粒细化剂加入的效果也受工艺条件的影响。

当这种合金液在浇注前由于搅拌不均匀而引起共晶偏析，在共晶硅集中处，硬度高脆性大，加工刀具磨损大；共晶硅少的部位形成α(Al)固溶体软点，强度低，加工时不仅粘刀，恶化加工性能，在切削力的作用下会使α(Al)固溶体变形导致加工面出现白斑。当ZL108(ZAlSi12Cu2Mg1)铝合金中含镁量小于0.6％(质量分数)时，加工表面也容易出现白斑。

同时，在采用这种铝合金进行铸造时，铸造完成的铸件中常出现各种夹杂，主要有氧化物夹杂、造型材料和熔剂夹渣等。其中，以铝氧化物夹杂最为普遍。尤其在含Mg的铝合金中，多数夹杂为氧化铝和氧化镁的混合物，所以在铝合金熔炼过程中，氧化物夹杂的含量是反映铝液冶金质量的重要标质之一。

由此可见：目前的铝合金材料除了熔铸时的成形性能较差外，铸件特别是大型锭坯在热处理过程的淬透性不高、耐回火性较差和不能满足更高的力学性能要求或某些特殊性能(如耐热、耐蚀)等，也是重大缺陷。这些缺陷使其在工程技术领域替代钢制品等重强材料和结构的进程中形成了难以跨越的技术断点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种与VC共溶的铝合金及其熔炼方法，能够克服现有铝合金性能的不足，提高其强韧性、成形性和淬透性，为高效深加工提供高端基材。

一种与VC共溶的铝合金，其特征在于以质量百分比计，包括0.2～0.6％的Si，小于等于0.35％的Fe，小于等于0.1％的Cu，小于等于0.1％的Mn，小于等于0.1％的Cr，0.45～0.9％的Mg，小于等于0.1％的Zn，小于等于0.1％的Ti，0.8～1.8％的V和0.19～0.42％的C，余量为Al和不可避免的杂质；所述单一杂质的含量不超过总质量百分比的0.05％，杂质总含量不超过总质量百分比的0.15％。

一种熔炼权利要求1所述的与VC共溶的铝合金的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将铝锭加入熔炼炉中加热使之完全熔化，然后按配方加入总产品质量百分比0.2～0.6％的Si，小于等于0.35％的Fe，小于等于0.1％的Cu，小于等于0.1％的Mn，小于等于0.1％的Cr，0.45～0.9％的Mg，小于等于0.1％的Zn和小于等于0.1％的Ti，完全溶解和熔化；所述熔化过程在封闭环境内完成；

步骤2：在700～1000℃下保温，得到合金熔体；

步骤3：采用混合气体对铝合金熔体进行除气净化作业，并将占总产品质量百分比0.99～2.22％的VC粉末以流态化方式随上述气体加入到铝合金熔体中进行混合，使VC在铝合金熔体中分布均匀，并持续通气直至反应完毕；所述混合气体为：氮气或惰性气体或氮气与惰性气体按照任意比例混合得到；

步骤4：反应结束后调温至680～730℃，得到熔炼完成的铝合金熔体。

步骤1中的铝锭以熔融铝液替换。

一种将所述的与VC共溶的铝合金进行铸造的方法，其特征在于：将权利要求2所熔炼的铝合金熔体沿流槽倾倒出炉，至立式水冷铸造机系统，铸造加工用锭坯，特别是铸造厚度500mm以上的大型扁锭和直径500mm以上的圆棒。

一种将所述的与VC共溶的铝合金进行铸造的方法，其特征在于：将权利要求2所熔炼的铝合金熔体转注入铸件的铸模中，使用金属型、砂型或混合型铸方式，采用重力铸造、压力铸造或差压铸造工艺，铸造铝合金铸件，特别是铸造大型、薄壁或复杂结构的铝合金铸件。