[发明专利]一种铝硅镁系铸造铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种铝硅镁系铸造铝合金及其制备方法。

背景技术

在纯铝中加入其它金属或者非金属，可以配制处各种可供压力加工或铸造用的铝合金。根据铝合金的成分和加工工业特点，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。铸造铝合金可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金，这类在工业上应用较为广泛，铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量。铸造铝合金除含有强化元素之外，还必须含有足够量的共晶型元素，以使合金有相当的流动性。现有技术的铸造铝合金，添加到铝中的元素主要由硅、铜、镁、铁、锰、锌等，其中铝硅镁系铸造合金由于热膨胀系数小、热传导性好、热裂倾向小、流动性好等一系列优点，成为铸造铝合金中用量最大的一类合金，可用于汽车的转向机构及壳体、发动机部件、制动泵体、制动钳体等零部件。

中国专利申请(公开号：CN102312137A)涉及铝硅镁系铸造铝合金及铸造工艺，该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。该铝合金铸造工艺包括：将A356.2铝锭装炉熔炼；再加入变质材料进行精炼；静置预定时间后进行浇铸；之后依次进行固溶、冷却、转移及时效处理。虽然该铝硅系铸造铝合金克服了现有铝合金强度和延伸率偏低的缺陷，但是由于其成分配伍和制造工艺不合理，仍然难以改变耐热性较低、工作温度一般低于185℃的缺陷，无法满足其制造汽车部件的要求，因此提供一种机械性能较高、具有高速切削加工性能，同时兼具高温力学性能的铝硅镁系铸造铝合金成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种机械性能较好，不仅高速切削加工性能较好，同时兼具高温力学性能高的铝硅镁系铸造铝合金。

本发明的上述目的可以通过以下技术方案得以实施：一种铝硅镁系铸造铝合金，该铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si：6.8％-7.2％、Mg：0.8％-1.1％、Fe：0.45％-0.6％、Cu：≤0.05％、Zn：≤0.07％、Mn：0.25％-0.45％、Sb：0.1％-0.15％、Ti：0.12％-0.16％，其他杂质元素中单项杂质元素含量≤0.03％，杂质元素总含量≤0.1％，余量为铝。

本发明铝合金铝硅镁系铸造铝合金必然包括硅元素和镁元素，硅元素和镁元素的合理配伍使得铝合金具有热膨胀系数小、热传导性好、热裂倾向小、流动性好等优点，使本发明的铸造铝合金明显区别于其它铸造铝合金或变形铝合金。此外硅元素的添加能解决铝铜合金和铝镁合金不能固溶强化的现象。

镁元素和铝能有较高的互溶，对铝合金的物理性能有较大提高，现有技术中一般采用Mg的含量控制在0.4％-0.6％，采用该含量的镁元素无法使最终铸造铝合金具有高速切削加工性能和高温力学性能达，必须将Mg的含量适量提高至0.8％以上。但是过多的镁元素容易造成合金脆性增加，，生产过程氧化控制成本较高，所以需将Mg元素的含量控制在1.1％以下。

铜元素与铝元素一样具有面心立方结构，铜的熔点为1084.5℃。在铝硅镁系铸造铝合金中添加铜元素，不会形成任何三元化合物。铜和铝的晶格常数相差很大，但铜能溶于铝，因此加入铜元素后，使铝的点阵发生很大的畸变，产生很显著的强化作用，随着铜含量的提高，强度急剧升高而延伸率剧烈下降。本发明为保证加工性能，需要较优良的延伸率，因此将铜元素的添加量控制在0.05％以下。

铁元素和钛元素作为过渡族元素，其在平衡条件下几乎不固溶于铝，且以高温稳定高弹性模量弥散的金属间化合物存在，从强化基体和晶界，使得铝硅镁系铸造铝合金具有优良的高温综合力学性能。本发明选取的铁、钛元素含量需要合理选取，不能无限扩大其含量，因为铁元素含量过高会引起铸件产生裂纹，使铸件产生脆性，而钛元素需要与铁元素配合才能达到增强铝合金高温性能的效果。

锰元素熔点为1244℃。锰元素在铝硅镁系铸造铝合金中起到两方面作用，一为中和铁元素的有害作用，使铁元素仅发挥其正面作用即提高高温性能的作用，因此铁元素和锰元素的配比也是选取锰元素含量的重要参考参数；二为提高铝硅镁系铸造铝合金的耐蚀性，添加锰元素可以细化材料组织，提高再结晶温度，增强铝合金的耐热性。