[发明专利]一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法

说明书

本发明提供的一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法，其合金成分按质量分数计为Zn：5.3‑6.8％；Mg：3.2‑4.6％；Cu：2.5‑3.0％；Si：1.6‑2.2％；Ti：0.08‑0.15％；La/Ce：0.25‑0.6％；Mn：0.2‑0.3％；Cr：0.2‑0.3％，其余为Al以及不可避免的微量杂质元素。按照设计好的合金成分进行合金原料配比，然后对原料进行熔炼，熔炼工艺包括原料的预处理、熔炼、除气除杂精炼，利用低成本高效率的工艺方法制备得到高性能的零件。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备技术领域，具体地说，是一种适用于大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金材料及其制备方法。

背景技术

铝合金以其较低的密度、较高的比强度、良好的耐蚀性能以及优良的成形性等诸多优势被广泛应用于航空航天工业、民用交通工具、核工业等领域。近年来，为实现汽车的轻量化目标，铝合金被越来越多地应用到汽车零部件中，高强铝合金在汽车结构件、大型压力容器等方面替代钢的趋势日渐明显。随着汽车工业对铝合金的需求持续增长，利用高效便利的工艺方法制备性能优异的铝合金零件受到普遍的关注。例如汽车中许多薄壳类结构件，由于其结构复杂、壁厚较小等特性，多用钣金焊接、锻压等方法制备，以期得到强度较高的薄壁结构件。但是这些方法往往能耗大、工艺复杂，成本较高

汽车用大型复杂结构件，往往壁厚较小。金属液在充型过程散热快，容易凝固，并且在壁厚很小的地方存在浇不足的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法，其利用低成本高效率的工艺方法制备得到高性能的零件，本发明以Al-Zn-Mg-Cu合金为对象，采用压铸成形技术制备薄壳类结构件。

本发明的另一目的在于提供一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法，其通过设计一种压铸铝合金材料，并利用真空压铸成形工艺技术制备大型复杂汽车结构件，使制备得到的零件满足零件使用的性能要求。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的材料组分按质量百分数计为：5.3-6.8％的Zn、3.2-4.6％的Mg，2.5-3.0％的Cu、1.6-2.2％的Si、0.08-0.15％的Ti、0.25-0.6％的La/Ce、0.2-0.3％的Mn、0.2-0.3％的Cr，其余为Al以及不可避免的微量杂质元素。

根据本发明的一实施例，所述大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的原材料分别为纯铝、纯锌、纯镁以及Al-20％Cu、Al-30％Si、Al-30％Ti、Al-20％Mn、Al-20％Cr中间合金和65％La-35％Ce混合稀土。

一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金的制备方法，其包括步骤：

a.合金熔炼，将相应质量份的合金原料，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为760-780℃，原料熔炼完成后，调节熔体温度至730-750℃，对合金熔体进行除气除杂的精炼处理；

b.压铸成形，将处理后的合金熔体进行低温浇注，浇入压射室内，并压铸成形得到制件。

根据本发明的一实施例，所述步骤b包括步骤：

b.1超声处理，将超声振动器的超声变幅杆伸入所述压射室的合金熔液中，直至合金熔液冷却至半固态区间，合金熔体在液相线下5℃～10℃，制得的半固态浆料固相率为5％～15％；

b.2抽真空，启动压射冲头密封所述压射室，开启真空阀对所述压射室和所述型腔抽真空，保持预设真空度在50～100kPa；

b.3压铸成形，通过三级压射工艺将所述压射室内的半固态浆料压入所述型腔中，压射压力为60-100MPa，慢压速度为0.5-0.8m/s，最大压射速度为5-8m/s。

根据本发明的一实施例，所述步骤(a)包括步骤：