[发明专利]一种高强高韧的压铸铝合金及其制备方法

说明书

一种高强高韧的压铸铝合金及其制备方法，合金化学组成的质量分数为Si：8.0‑9.0%，Mg：0.2‑0.3%，Mn：0.3‑0.5%，Cu：0.1‑0.2%，Fe：0.15‑0.2%，Y：0.4‑0.6%，Er：0.2‑0.3%，Ti：0.01‑0.02%，B：0.03‑0.06%，余量为Al。采用稀土Y、Er和低Ti/B的Al‑1Ti‑3B对合金基体晶粒、共晶硅相和有害铁相进行高效复合细化变质处理，获得了均匀细小的铸态组织。本发明压铸合金抗拉强度≥300MPa、延伸率≥6%，力学性能较商用ADC12、YL104等压铸合金有较大幅度提高，可满足汽车等行业结构件的性能要求。

技术领域

本发明属于有色金属材料技术领域，涉及一种高强高韧的压铸铝合金及制备方法。

背景技术

压铸铝合金件作为非结构件，在电气仪表、汽车摩托车、通讯等领域应用广泛。随着汽车、机械等领域对铸件薄壁轻量化要求越来越高，一些如汽车车身等高承载、薄壁结构件改由铝合金压力铸造成形，这要求压铸铝合金具高强度高韧性。然而，当前国内外应用广泛的Al-Si-Cu系（国内YL112、YL113，日本ADC12、ADC10，美国A380等）、Al-Si-Mg系（国内YL104，日本ADC3、美国A360等）普通压铸（非真空压铸）铝合金一般抗拉强度为220-240MPa、延伸率≤3%，远满足不了高强度高韧性的性能要求，尤其是塑性差。现有普通压铸铝合金强韧性差的原因主要有：1）含Fe量高：为防止压铸过程中粘模，国内压铸铝合金含Fe量高（Fe≤1.3%)，合金中形成的大量有害铁相AlSiFe严重降低合金的强度和塑性。2）不能热处理提高压铸件的力性：压铸使金属液以高速喷射状态充填型腔，易在金属液中卷入气体，产生铸件皮下气孔，一经热处理易造成铸件表面鼓泡或变形。

为满足压铸结构件的高强高韧要求，国外通过降低合金中铁含量、真空压铸减少压铸件内含气量、T6固溶时效热处理强化，开发了一些新型高强韧Al-Si-Mg系压铸铝合金，如德国相继开发了低铁（Fe＜0.15%)的Aural-2、Aural-3、Salifont36 等AlSiMgMn系合金，但这些合金需在真空压铸后，通过T6热处理方能获得良好力学性能。由于真空压铸工艺和设备繁杂，国内压铸行业仍主要以普通压铸为主，为此，迫切需要立足于国内普通压铸工艺，研发无需热处理强化的高强高韧压铸铝合金，以满足承受高载荷结构件的性能要求。

近几年，国内立足于普通压铸工艺，通过调整化学成分，提高压铸铝合金的铸态力学性能。但现已开发的Al-Mg-Si系新型高强高韧压铸合金因熔炼困难、铸造性能差，不适合薄壁结构件的压铸。

近共晶铝硅合金具优异的铸造性能，是压力铸造高强高韧结构件的首选合金系，目前已公开了一些该类高强高韧合金，但合金铸态强度或塑性仍未达到高韧性的要求。中国专利（专利申请公布号CN103243245A)公布的一高强度和高塑性压铸铝合金，其成分为Si：11-12%，Cu：0.2%，Fe：0.2%，Mn：0.5-0.85%，Mg：0.1%，Zn：0.5%，Ti：0.1-0.2%，该合金铸态抗拉强度达330MPs，但延伸率≤5%；中国专利（专利申请公布号CN105316542A)公布的高强度高韧性压铸铝合金成分为Si：7.5-8.5%，Mn：0.3-0.4%，Mg：0.2-03%，RE：0.1-0.2%，Sr：0.01-0.02%，Fe≤0.15%，Ti≤0.10%，Cu≤0.05%，该合金铸态延伸率达7%，但抗拉强度较低（250MPa左右）；中国专利（专利申请公布号CN104561691A)公开的一高塑性压铸铝合金，其成分为Si：7.5-14.5%，Mg：0.5-0.8%，Mn：0.2-0.5%，Ti：0.1-0.4%，RE：0.01-1.5%，Fe：0.6-1.3%，P≤100ppm，Sr：100-600ppm，合金延伸率高达20%，但强度有待进一步提高；中国专利（专利申请公布号CN106636787A)公开的高韧性压铸铝合金成分为：Si：9-10%，Cu：0.1-0.3%，Mn：0.2-0.3%，Ce：0.1-0.3%，具高强度高塑料（抗拉强度≥310Mpa，延伸率≥7%），但因合金中极低铁、锰量而存在压铸粘模工艺问题。