[发明专利]一种高锰高镁Al-Si铸造合金及其制备方法

说明书

一种高锰高镁Al‑Si铸造合金及其制备方法，合金成分按重量百分比含Si 6.0～8.5％，Mg 0.65～1.5％，Mn 0.25～0.75％，Ti 0.08～0.25％，Be≤0.2％，Zn≤0.5％，Cr≤0.5％，Zr≤0.5％，余量为Al和杂质；制备方法为：(1)按上述设定成分准备原料；(2)将铝锭加热熔化形成铝熔体，将其他原料加入铝熔体；(3)加入精炼剂进行精炼处理；加入变质剂进行变质处理；(4)除气后扒渣，静置后浇注成铸锭；(5)固溶处理和时效处理。本发明提高Mg含量促进了强化相MgSi的析出，提高了沉淀强化的效果；提高Mn含量，消除了因为提高Mg含量导致的共晶Si颗粒的分解和粗化温度降低的负面影响。

技术领域

本发明属于金属材料及冶金技术领域，具体涉及一种高锰高镁Al-Si铸造合金及其制备方法。

背景技术

Al-Si铸造合金具有良好的铸造工艺性能和气密性，可用于砂型、金属型铸造和压力铸造，是当前工业中应用最广泛的铸造铝合金；它们还具有良好的机械性能和抗腐蚀性能，可用于各种承受中等载荷的结构件和附件，以及耐腐蚀的零件。

Al-Si二元合金中添加Mg形成Al-Si-Mg系合金，Mg和Si结合形成Mg₂Si相，能参与合金的固溶—沉淀强化，因而可通过热处理提高合金的机械性能；比如，ZL101和ZL101A，含有0.25-0.45wt％的Mg，具有显著的沉淀强化效应；进一步提高Mg含量，比如，ZL114A，Mg含量提高到0.45-0.6wt％，力学性能显著提高；根据这个规律，再进一步提高Mg含量，可以形成更多的强化相Mg₂Si，从而可以进一步提高合金的力学性能；在Al-Si合金中，Mn被视为杂质元素；在国家标准“GBT1173-2013铸造铝合金”中，Mn的含量极限为0.1wt％；目前高镁和高锰含量的铝硅合金的研究较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种高锰高镁Al-Si铸造合金及其制备方法，通过在铝硅合金中引入较高的Mg和Mn，实现比现有亚共晶型Al-Si合金更高的力学性能，同时简化工艺步骤，降低生产成本。

本发明的高锰高镁Al-Si铸造合金的成分按重量百分比含Si 6.0～8.5％，Mg0.65～1.5％，Mn 0.25～0.75％，Ti 0.08～0.25％，Be≤0.2％，Zn≤0.5％，Cr≤0.5％，Zr≤0.5％，余量为Al和杂质，所述杂质中，Fe≤0.5％，其它杂质元素总含量≤1.0％。

上述的高锰高镁Al-Si铸造合金的优选成分按重量百分比含Si 6.5～7.5％、Mg0.8～1.25％、Mn 0.35～0.55％、Ti 0.1～0.25％、Be≤0.1％、Zn≤0.5％、Cr≤0.5％、Zr≤0.5％，余量为Al和杂质，所述杂质中：Fe≤0.5％；其它杂质元素总含量≤1.0％。

上述的高锰高镁Al-Si铸造合金的抗拉强度321～366MPa，延伸率5.2～5.9％。

本发明的高锰高镁Al-Si铸造合金的制备方法按以下步骤进行：

1、按上述设定成分准备原料；所述原料为铝锭、镁锭、锌锭、锰添加剂、钛添加剂、锆添加剂、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金、铝硅中间合金、铝铬中间合金、铝铍中间合金、金属硅或铝硅中间合金；2、将铝锭加热熔化形成铝熔体，温度控制在700～800℃，将其他原料加入铝熔体中，至全部原料熔化后，搅拌均匀，形成合金熔体，温度控制在700～800℃；

3、向合金熔体中加入精炼剂进行精炼处理；然后向合金熔体中加入Al-10Sr变质剂进行变质处理，加入量为铝合金熔体总重量的0.1～0.5％；

4将经过变质处理的合金熔体除气后扒渣，再在700～800℃静置15～25min，使熔体中的杂质沉淀或上浮，然后浇注成铸件；

5、将铸件进行固溶处理和时效处理，制成高锰高镁Al-Si合金铸件。