[发明专利]铝合金铸件和制造方法

说明书

一种在高温使用条件下使用的铝硅铸造合金。合金组成按重量百分比计包括：约5.00％至约17.00％的硅(Si)、约0.00％至约0.90％的铁(Fe)、约0.00％至约1.00％的锰(Mn)、约0.000％至约0.018％的锶(Sr)、约0.00％至约2.00％的铜(Cu)、约0.00％至约0.50％的镁(Mg)、约0.00％至约0.05％的锌(Zn)、约0.01％至约0.10％的硼(B)以及余量的铝(Al)。

技术领域

本发明涉及金属铸造，具体涉及铝合金组成以及铝合金金属铸造的方法。

背景技术

这部分的陈述仅仅提供与本发明相关联的背景信息，可以构成或不构成现有技术。

由于Al-Si基铸造铝合金良好的铸造性、耐腐蚀性、机械加工性以及高强度重量比，它们广泛应用于汽车、航空航天以及通用工程行业中的结构构件。对于铸造性，由于凝固范围较宽以及潜热降低，具有较低硅含量的合金组成被认为本身便会造成铸件质量差。或者，由于初生硅粒子较粗，具有较高硅含量的合金组成越来越难以加工，具有较低的延展性和断裂韧性。一般来说，铝合金铸件性能基于多个因素，包括合金组成、铸造和凝固条件、以及铸造后工艺或热处理。

在试图扩展或改进铝合金在另外的应用中的可获得铝合金提供的益处的使用时，现有铝合金铸件组成和工艺未能成功用于高温应用中。在高温应用中使用铝合金铸件的压倒性问题是材料有在使用中改变性能的倾向。在设计用于这些应用的铸件时，材料性能最重要的方面其中之一正是材料性能在使用中保持不变。然而，为了这个目的，目前可用的工业铝合金无法提供这种材料性能稳定性。

因此，本领域需要一种提高材料初始性能同时在高温应用中于铸件的整个使用寿命中维持或稳定材料性能的铝合金组成以及制造方法。

发明内容

本发明提供了一种铝硅基铸造合金以及制造工艺。铸造合金的组成按重量百分比计包括约5.00％至约17.00％的硅(Si)、约0.00％至约0.90％的铁(Fe)、约0.00％至约1.00％的锰(Mn)、约0.000％至约0.018％的锶(Sr)、约0.00％至约2.00％的铜(Cu)、约0.00％至约0.50％的镁(Mg)、约0.00％至约0.05％的锌(Zn)、约0.01％至约0.10％的硼(B)以及余量的铝(Al)。

在本发明的另一个示例中，所述组成按重量百分比计包括约7.85％至约7.90％的硅以及约0.20％至约0.30％的铁。

在本发明的又一个示例中，所述组成按重量百分比计包括约0.00％的锶。

在本发明的又一个示例中，所述组成按重量百分比计包括约0.009％的锶。

在本发明的又一个示例中，所述组成按重量百分比计包括约0.40％至约0.41％的铁和约0.00％的锶。

在本发明的又一个示例中，所述组成按重量百分比计包括大于约0.25％的镁。

在本发明的又一个示例中，所述组成按重量百分比计包括大于约1.50％的铜。

在本发明的又一个示例中，所述制造工艺包括通过砂型铸造工艺、永久模铸造工艺、半永久模铸造工艺、高压压铸工艺、挤压铸造工艺以及消失模铸造工艺其中之一制造铸件。

在本发明的又一个示例中，对所述铸件进行分析以确定铸态硅粒子体积分数、平均硅粒度、不溶性金属间粒子体积分数以及不溶性金属间平均粒度。

在本发明的又一个示例中，通过在第一段时间里将铸件加热至第一温度，在第二段时间里将铸件加热至第二温度以及在第三段时间里将铸件加热至第三温度，从而将所述铸件经固溶处理至初熔温度以上。

在本发明的又一个示例中，在约150℃和190℃之间的温度下将铸件老化约6到10小时的时间。