[发明专利]一种用于半固态加工的汽车用合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于汽车零件材料Al-Si-Mg系铝合金的半固态成型，合金材料以及半固态加工方法，属金属材料工艺技术领域。

背景技术

目前半固态材料方面的研究较少，基本停留在已有的几种传统合金材料，如A356、A357及AZ91D和一些变形铝合金。但是这几种材料作为半固态加工材料有局限性，如A356、A357虽然温度区间达到要求，但是半固态加工力学性能不高，而部分变形合金的虽然力学性能较高，但是温度区间不够，半固态加工流程不易控制。因此为了能够设计出既具有较高的力学性能，又具有较好的工艺控制的合金材料，本文在理论分析的基础上，配合THERMO-CALC软件的计算，将Mg的含量调整在1%-2.5%，Si5%-7%。在此基础上，进行熔炼实验，DSC分析和性能分析，确定最优成分AlSi7Mg1.3，随后进行半固态成形的研究。

发明内容

本发明的目的在于理论分析和计算机软件的基础上，对Al-Si-Mg系合金做半固态成形性研究，以提高半固态成型后零件的力学性能，为汽车零件的半固态成型提供更加广阔的发展前景。

本发明涉及一种用于半固态加工的汽车用合金材料成分，特征是该合金具有以下的组分及质量百分比：

a、Si6.5-7%；Mg1.0-1.3%；Cu<0.1%；Zn<0.1%；Al为余量，即为Al-Si-Mg系合金成分范围。本发明所述的Al-Si-Mg系合金中最合适的为AlSi7Mg1.3。

本发明涉及一种Al-Si-Mg系成分合金材料的半固态加工方法，其特征是具有如下的过程和步骤：

a、将上述原料熔炼而得的坯料作半固态加工，实施感应加热，采用多工位旋转式电磁感应加热装置，温度550℃-700℃；功率75-85kw；8工位加热；各工位加热时间均等，为35.5-36.5s；

b、对加热后的坯料作半固态成形，使其铸态零件硬度达到79HBS,T6处理后120HBS。

本发明的合金成分设计及半固态成形加工的理论研究过程如下：

1 首先根据热力学计算，设计Al-Si-Mg系合金适合半固态成形的成分范围。进行实验论证和分析，确立Al-Si7-Mg1.3为实验最优对象。

2 利用具备电磁搅的连铸法制备非树枝晶AlSi7Mg1.3合金坯料。

3 对AlSi7Mg1.3非树枝晶坯料感应加热。

4 AlSi7Mg1.3合金的汽车后桥支撑座半固态触变成形。

本发明的优点和特点如下：

1 本发明从热力学计算出发，预测Al-Si-Mg系铝合金的热力学特点，找出适合半固态成形的Al-Si-Mg铝合金的成分范围。通过后期实验同时论证相图计算的准确性，增加严谨性。同时减少半固态成型研究实验量。          

2 所需要的感应加热时间相比A356短，有利于节约能源。

3 为汽车后桥支撑座的成型增加了材料种类和成型方式，扩大了数据库。

附图说明

图1 为熔炼合金的力学性能。

图2 零件的T6与未T6状态的硬度值。

具体实施方式

本发明中的理论研究过程如下所示：

首先，按照热力学计算并经过铸造熔炼实验的合金进行DSC制样，分析验证。根据几种合金材料的性能进行成分的最后确立。根据拉伸结果选择最优成分AlSi7Mg1.3，作为实验唯一对象。

根据相图的计算结果，对坯料做感应加热工艺的探索，选择35.5-36.5s做感应加热的实验，以找到合适的感应加热时间。

使用合适的成型工艺，对坯料做感应加热，对感应加热后的坯料进行半固态触变成形，成功的制备出AlSi7Mg1.3合金的汽车后桥支撑座。

综上所述，使用AlSi7Mg1.3材料进行汽车后桥支撑座的半固态成型试验成功，说明了AlSi7Mg1.3材料的优异的性能，是一种可以用来保护的新合金材料。

有关本发明在理论计算和实验基础上选择熔炼合金的成分下下表1

本发明中合金试样的力学性能，即拉伸实验结果见图1。

本发明中合金零件的T6与未T6状态下的硬度值见图2。