[发明专利]一种新型高性能铝合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型高性能铝合金材料，包含以重量百分比计的组分：Si：16.0~18.0%，Fe：0.60~1.0%，Cu：4.0~5.0%，Mg：0.65~0.85%，Mn：≤0.50%，Cr：≤0.098%，Ni：≤0.09%，Zn：≤1.4%，Ti：≤0.09%，Pb：≤0.095%，Sn：≤0.09%，Ca：≤0.006%，P：≥0.0075%；余量为Al和不可避免的杂质。本发明工艺的规划精细、合理，稳定性和操作性方便，可调余地大；得到的合金晶粒均质化、质量好，颗粒度和变质优异；得到的铝合金膨胀系数小，耐磨性和机械强度高，且由于工艺结晶范围宽和可调余地大的优势，对于紧急订单可快速转换铝液规格，保证客户的需求。

技术领域

本发明涉及一种铝合金，尤其是一种新型高性能铝合金材料及其制备方法。

背景技术

随着铝合金材料的使用日益普遍，铝合金的种类不断增加大，现今铝合金材质成分种类繁多，铝合金锭/铸造铝的生产都是二次熔炼，以回收利用的铝制品做为原料，如：报废的汽车铝制品、日常生活铝制品、其他铝加工的边角料、压铸厂回收料等，进行熔炼后变废为宝，再次利用。

在铝锭/铸造铝生产过程中，最理想状态就是使用的原材料和生产规格铝液的成分规格相近，如此可以减少配料工序的操作，有利于提高生产效率，降低能耗。由于市场铝废料价格波动大、废铝/回收铝料量的不稳定性，造成每阶段时期原材料的规格和量不相同，以及规格原料的库存量和实际需求规格原料有差距，只能使用好料或者纯铝锭添加造成成本和资源的浪费。中间合金如能代替单质元素添加，有利于提高生产效率。同时替代部分规格的铝原料，确保现场配料使用。在此基础上，对新型、高性能的铝合金材料的研发和探索也节约了很多成本，利用得好，可以说是铝合金高效生产工艺开发的捷径。

发明内容

发明目的：为了利用铝废料/中间合金，开发一种新型的铝合金，其具备优良的综合性能，本发明提供一种新型高性能铝合金材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容：一种新型高性能铝合金材料，包含以下重量百分比的组分：Si：16.0～18.0％，Fe：0.60～1.0％，Cu：4.0～5.0％，Mg：0.65～0.85％，Mn：≤0.50％，Cr：≤0.098％，Ni：≤0.09％，Zn：≤1.4％，Ti：≤0.09％，Pb：≤0.095％，Sn：≤0.09％，Ca：≤0.006％，P：≥0.0075％；余量为Al和不可避免的杂质。

作为优选，所述P组分的重量含量在0.0075％～0.015％。微量的P组分对铝合金具有积极作用，大于75ppm可得到所需积极效果；P属于易挥发元素，一般在75～150ppm之间为工艺匹配优化值，再增加有困难，考虑到工艺控制和成本的投入，一般不会加太多。

一种新型高性能铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1-1)、一次熔硅：铝汤形成后进行一次熔硅，熔硅前进行液面测试和铝汤重量的确认，确定铝汤重量，铝汤温度控制在780～800℃；熔硅操作前进行耙铁作业，熔硅时先投入1～2‰重量份的磷铜，然后熔金属硅；一次熔硅后，依据实际硅含量和试算的硅含量，预估铝汤重量并记录，一次熔硅完成后取圆样；

(1-2)、二次熔硅：铝汤温度控制在780～800℃，按铝汤重量试算；二次熔硅时加入铜，再投入1～2‰重量份的磷铜，然后熔金属硅，二次熔硅完成后取圆样；记录投入磷铜的时间、重量和温度；

(2)、配料完成：对铝汤进行铜含量的补正和镁含量的添加，使各元素成分达到要求，配料完成后取圆样，记录温度；

(3-1)、除气：将铝汤温度调整到790～850℃，开始除气；除气后，取样块，取圆样以及铝锭1/3处断面，如符合出汤要求，可不进行细化变质操作，准备放汤作业，进入步骤(5)，记录此时温度；如断面不符合变质要求，进行除钙和细化变质操作，进入步骤(3-2)，也记录此时温度；