[发明专利]一种高强度铸造铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度铸造铝合金，热处理后性能接近锻造铝合金，适用于重力浇注，属于金属材料领域。

背景技术

随着汽车和通讯行业轻量化的发展，汽车轻量化新材料和新工艺是未来的需求。轻量化新材料是轻量化的主要手段，安全性是轻量化的前提，人们在对传统的结构进行优化设计时，会进行有优化设计，部分厚度变薄，这对材料强度要求比较高，亟需研发高强度的轻合金满足未来轻量化材料的需求。研发一种高强度铸造铝合金对于汽车、通讯行业的轻量化发展是非常有必要的。

在汽车和机械行业，随着轻量化的推进，“以铸带锻、以铝带钢”已经成为汽车、通讯轻量化的一种趋势。汽车零配件铝合金零配件的比例越来越高，压铸件是汽车零配件常见的工艺，但由于压铸件不能热处理强化，且存在缩松和缩孔的问题，压铸件只能用于汽车非结构件。目前、汽车上的结构件主要是高强钢、铸铁和锻造铝合金，结构件对材料强度要求较高。高端汽车铝合金件比例明显高于普通车，原因是高档车铝合金零配件采用的是高强度锻造铝合金，锻造铝合金强度高，优化设计后，铝合金零配件强度不低于钢件和铸铁件，但锻造铝合金成本高，加工工艺复杂，大规模推广难度较大。为了推进铝合金在汽车零配件上的使用比例，亟需开发一种高强度铝合金，可以用铸造工艺达到锻造铝合金的强度，减少成本。

目前存在的几个系类高强度铝合金，主要是AL-Cu系列，5系和7系铝合金，但5系和7系常规的铝合金流动性能不好，存在热裂倾向，只能用于结构简单的结构件，复杂的结构件无法充型完整。本发明主要针对现有系列铸造铝合金为基础，通过多元化合金优化，改善目前铸造铝合金强度不高、流动性能差、有热裂倾向的缺点。发明一种高强度铸造铝合金，强度高，铸造流动性好。

本发明立足于合金元素的固溶强化和时效热处理强化，合理配比合金元素的种类和比例，制备多元化合金，通过合金元素的协同作用制备高强度铸造铝合金，加入的合金元素主要是Cu,Si,Mg,Mn,Zr,Ti等元素，开发高强度的AL-Cu-Si-Mg-Mn-Zr-Ti多元化高强度铝合金。

发明内容

1、本发明的目的。

本发明的目的是提供一种高强度铝合金的制备方法，Al-Cu-Si-Mg-Mn-Zr-Ti铝合金，该铝合金材料在25℃，屈服强度170-220MPa,抗拉强度300-380MPa,延伸率3-7%。该合金可用于汽车和通讯行业形状复杂且对强度要求较高的零部件上面，相对常规铝合金，有高强度和铸造流动性好的优点，具有良好的应用前景。

2、本发明所采用的技术方案。

一种高强度铸造铝合金，该合金的化学成分含量为：Cu的含量1?3wt.%,Si的含量为0.1-1wt.%,Mg的含量为0.15?1.5wt.%,Mn的含量为0.05?0.2%,Zr的含量为0.02?0.2%，Ti的含量为0.1-0.3%，其余为铝和其它杂质元素，其它杂质元素含量小于0.005%。

在本发明的高强度铸造铝合金，所述的Cu的含量优选为1.5?3.0wt.%

在本发明的高强度铸造铝合金，所述的Si的含量优选为0.1?0.8wt.%

在本发明的高强度铸造铝合金，所述的Mg的含量优选为0.15?1.0wt.%

在本发明的高强度铸造铝合金，所述的Mn的含量优选为0.05?0.15wt.%

在本发明的高强度铸造铝合金，所述的Zr的含量优选为0.02?0.15wt.%

在本发明的高强度铸造铝合金，所述的Ti的含量优选为0.1?0.25wt.%

在本发明的高强度铸造铝合金，其它杂质含量小于0.004%

合金元素加入要求：Cu元素以Al-Cu中间合金形式加入，Si元素可以以纯Si或者Al-Si中间合金形式加入，Mg元素可以Mg锭形式或者Mg-AL中间合金形式加入，Mn元素Al-Zn中间合金形式加入,Sr以中间合金Al-Sr中间合金形式加入。上述合金元素加入时需要考虑合金的烧损率，保证烧损后的合金元素比例在发明专利要求元素比例范围之内。

所述的铝合金按照如下步骤进行制备：

（1）准备原材料和炉子清理，炉子需要清洗干净，避免残留的合金影响合金的性能。现根据合金成分比例备料，合金元素可以以纯合金和中间形式加入，Cu元素以Al-Cu合金加入，Si元素以单质或则Al-Si中间合金形式加入，Mg元素是以纯Mg或则Al-Mg合金加入，Mn元素是以Al-Mn合金加入；Zr元素以Al-Zr合金形式加入；Ti元素以Al-Ti合金形式加入。