[发明专利]一种铸造铝锌硅镁合金Si相变质的方法

说明书

本发明提供了一种铸造铝锌硅镁合金Si相变质的方法，以铸造铝锌硅镁合金、Al‑5Ti合金、Al‑10Sr合金三种原料的质量百分比为1：(0.006‑0.016)：(0.001‑0.006)的比例配料、熔化，熔体经过精炼处理、变质处理后浇注到树脂砂型中。本发明主要适用于铸造铝锌硅镁合金(Zn：7‑13％；Si：6‑10％；Mg：0.05‑0.5％，余量为Al)，经Ti和Sr联合变质处理，砂型铸造条件下的铝锌硅镁合金的Si相得到有效改变，共晶Si呈细小的纤维状，枝晶周围的粗大Si相尺寸明显降低。经过该处理方法处理之后，砂型铸造条件下，铝锌硅镁合金强度达到252MPa左右，延伸率达到2.2％。

技术领域

本发明涉及铸造铝合金的组织控制方法，属于合金铸造技术领域。

背景技术

铸造铝锌硅镁合金的主要成分为Al、Zn、Si、Mg。Zn在α-Al中溶解度大，在室温下有很强的析出倾向，这也是铸造铝锌硅镁合金可以在铸态下可以直接自然时效的原因。Si的作用是提高合金的流动性，保证优秀的铸造性能，Mg作为强化元素，可以在凝固的过程中形成强化相Mg₂Si保证合金强度。经过自然时效后的铝锌硅镁合金强度较高，目前在制造大型、复杂和承受高负荷的零件上有着广泛的应用。

在正常的砂型铸造条件下，铝锌硅镁合金成分中的Si虽然保证了优良的铸造性能，但也带来了Si变质不充分的问题，具体表现为组织中存在粗大尺寸的Si相，而且无论是足量的Sr变质剂还是足量的Na变质剂都无法解决这个问题。合金性能的高低往往取决于合金组织的好坏，铝锌硅镁合金组织中粗大Si相的大量分布已经严重影响了其力学性能，尤其是铸态下合金的延伸率，例如作为铸造铝锌硅镁合金的一种的G-AlZn10Si8Mg，该合金铸态强度能达到220MPa，延伸率只有1.3％左右。

目前，关于如何有效变质铝锌硅镁合金中的Si相这一问题尚未得以解决。为了提高铸造铝锌硅镁合金的性能，进一步拓宽合金的应用范围，针对其组织中出现粗大Si相的问题，本发明采用Ti和Sr联合添加的办法对Si相进行变质。Sr作为常用变质剂可以保证共晶Si最大程度得到变质，而凝固过程中的溶质Ti可以对粗大Si相起到分散作用，使得粗大Si相的尺寸得到有效控制。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种铸造铝锌硅镁合金Si相变质的方法，是一种改善铸造铝锌硅镁合金组织的方法，利用Ti和Sr联合添加的方法提高Si相变质的效果(包括粗大Si相和共晶Si相)，进而提高铸造合金的性能。

技术方案：本发明的一种铸造铝锌硅镁合金Si相变质的方法，包括以下步骤：

步骤1：以铸造铝锌硅镁合金、Al-5Ti合金、Al-10Sr合金三种原料进行配料，随后将原料加温在200-250℃预热备用；

步骤2：电阻炉空炉升温至500-600℃后，将步骤1中预热的铝锌硅镁合金放入电阻炉坩埚内加热，随后升温至使合金充分熔化，获得铝锌硅镁合金熔体；

步骤3：将步骤2中获得的均匀熔体保温至720-740℃后，向熔体中添加Al-5Ti合金并且搅拌均匀，随后保温；

步骤4：在720-740℃对熔体进行精炼处理，随后保温；

步骤5：变质处理：在700-710℃条件下，向熔体中添加Al-10Sr合金并搅拌均匀，随后升温至720-730℃保温；

步骤6：浇铸：将步骤5保温结束后的熔体浇入树脂砂型中，待冷却后取出铸件。

其中，

在步骤4中所述的精炼处理是采用旋转喷吹氮气对熔体进行精炼处理。

所述铸造铝锌硅镁合金中主要元素的质量百分比为：Zn：7-13％；Si：6-10％；Mg：0.05-0.5％，余量为Al。