[发明专利]一种液态模锻高强耐磨铝合金及其制备方法

说明书

一种液态模锻高强耐磨铝合金及其制备方法，其成分及质量百分比为：Si 9.5～11.5%，Cu 2.6～3.4%，Fe 0.5～0.8%，Mn 0.2～0.4%，Ni 0.1～0.2%，Ti 0.01～0.02%，C 0.002～0.004%，Re 0.04～0.06%，余量为Al和不可避免的杂质。其制备方法包括以下步骤：配料、熔炼铝合金液、精炼除气除渣、液态模锻成形和固溶时效处理。本发明在优化Si、Cu主合金元素的基础上，通过微合金化处理细化变质富Fe相、共晶Si相和初生Si相，提高液态模锻铝合金的强度、塑性和耐磨性能。本发明液态模锻铝合金适合于制备各种对强度、塑性和耐磨性要求较高的铝合金零部件。

技术领域

本发明属于铝合金液态模锻领域，具体是涉及一种液态模锻高强耐磨铝合金及其制备方法。

背景技术

Al-Si-Cu系铸造铝合金属于过共晶铝硅合金，常见牌号有美国的A380、B390，日本的ADC10、ADC12等。Al-Si-Cu系铸造铝合金由于Si含量较高，因而具有优良的铸造性能、耐磨性能和切削加工性能，同时还有较好的气密性、抗热裂性和低的热膨胀系数，因此，Al-Si-Cu系铸造铝合金广泛应用于汽车、摩托车、农机具、电动工具、缝纫机、电梯等领域对耐磨性要求较高且结构形状复杂的铝合金零部件，如缸体、缸套、活塞、刹车块、带轮、齿轮泵轴承等零部件。随着交通工具、机械装备、电子电器等向轻量化、智能化的发展，铝合金铸件不断向薄壁化、整体化、集成化等方向发展，这要求铝合金铸件具有更高的强度、塑形和耐磨性能。

液态模锻是将金属液在挤压力的直接作用下进行凝固成型的技术。液态模锻技术具有强力补缩功能，可以消除缩孔、气孔、热裂等缺陷，液态模锻件具有组织致密、力学性能高、尺寸精度高、可热处理强化等优点。液态模锻所具有的独特技术优势，非常适合于生产高强度的铝合金零部件。但现有液态模锻用Al-Si-Cu系铸造铝合金，虽然具有很好的铸造性能、耐磨性能和切削加工性能，但普遍存在强度偏低、塑性较差的问题，严重制约了液态模锻技术在高强度铝合金零部件上的应用。因此，现有液态模锻用铝合金及液态模锻方法仍有待改进和发展。

现有Al-Si-Cu系铸造铝合金强度偏低、塑性较差的原因，首先是铝合金的含Fe量较高，Fe在铝合金中通常是以粗大的针状Al-Fe-Si系富Fe相形式存在铝合金基体中，这种粗大的针状富Fe相本身属于硬脆相，会严重割裂铝基体，成为铝合金受力断裂的裂纹源和裂纹扩展方向。其次是Al-Si-Cu系铸造铝合金属于过共晶铝硅合金，由于Si含量较高，Si在铝合金中是以针状共晶Si和粗大块状初生Si形式共同存在，针状共晶Si和粗大块状初生Si也是硬脆相，同样会严重割裂铝基体，降低铝合金的强度和塑性。因此，现有液态模锻用铝合金及其制备方法仍有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种液态模锻高强耐磨铝合金及其制备方法，通过微合金化处理细化变质富Fe相、共晶Si和初生Si相，提高液态模锻铝合金的强度、塑性和耐磨性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的液态模锻高强耐磨铝合金，其特点是该铝合金由液态模锻技术制得，且由以下质量百分比的成分组成：Si 9.5～11.5%，Cu 2.6～3.4%，Fe 0.5～0.8%，Mn0.2～0.4%，Ni 0.1～0.2%，Ti 0.01～0.02%，C 0.002～0.004%，Re 0.04～0.06%，余量为Al和不可避免的杂质，其中，Mn与Ni的质量比为2:1，Ti与C的质量比为5:1，不可避免的杂质单个含量≤0.05%，杂质总量≤0.15%。

本发明所述液态模锻高强耐磨铝合金的制备方法，其特点是包括以下步骤：

第一步：按照所述液态模锻高强韧铝合金的成分及质量百分比，选用Al50Cu合金、Al20Fe合金、Al20Mn合金、Al10Ni合金、Al5Ti1C合金、Al5Re合金及纯度为99.7%的铝锭和99.9%的速溶硅为原材料进行配料；