[发明专利]一种改性A356铝合金及其多次时效热处理方法

说明书

本发明公开了一种改性A356铝合金及其多次时效热处理方法，在传统A356铝合金的成分基础上，在熔炼时添加微量Zr和Sr元素对熔体进行细化晶粒处理和变质处理，通过熔炼铸造得到铸锭，然后对铸锭进行固溶处理和多次时效的T6热处理下制备出高性能A356铝合金。经本发明工艺制得的高性能A356铝合金与目前传统工艺生产的A356铝合金相比，力学性能得到显著提高，并且制备方法简单，生产成本低廉。

技术领域

本发明属于金属材料及制备技术领域，具体涉及一种改性A356铝合金及其多次时效热处理方法。

背景技术

随着我国基本国情由落后的生产力逐渐转变为发展不平衡与不充分，人们对于科学技术的研究方向逐渐转变为更加节约、高效的方面。汽车、飞机等我们日常生活中常用的交通工具正在向轻量化的方向发展。

在屈指可数的轻量化材料中，铝以其独特的性能特点的优势逐渐成为各行各业使用最多的轻量化金属材料。A356铝合金作为一种典型的Al-Si-Mg系铸造铝合金，在铸造过程中不会因为处于高温环境而有开裂或断裂的倾向，可用来铸造很多形状复杂的零部件，而且可以通过相关的热处理工艺使其达到较高的强硬度、良好的塑性等理想性能，在车轮轮毂等各种汽车零部件生产中有广泛的应用。而通过广泛使用A356等铝合金实现汽车轻量化的发展具有两方面的意义：(1)有效节约油耗和减少排量，减少地球的温室效应。(2)提高汽车的行驶性能和安全性能，降低汽车自重，汽车在较低的牵引负荷下行驶，提高了汽车的安全性能以及行驶的平稳性和舒适性。

但目前A356铝合金强度等性能指标有限，热处理后的抗拉强度一般小于240MPa，并且难以通过常规手段有效提高其性能，难以满足汽车轻量化对于材料性能越来越高的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种改性A356铝合金及其多次时效热处理方法，通过Zr、Sr微合金化和多次时效热处理方法制备获得高性能A356铝合金，力学性能获得显著提升。

本发明改性A356铝合金，其合金成分按质量百分比构成如下：

Si为6.5～7.5％，Mg为0.25～0.30％，Ti为0.10～0.50％，Zr为0.10～0.50％，Sr为0.02～0.20％，余量为Al。

本发明改性A356铝合金的多次时效热处理方法，包括如下步骤：

步骤1：配料

按照合金中各元素的配比称取Al-Si中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Sr中间合金以及Al-Zr中间合金；

步骤2：熔炼铸造

2a、将称取的Al-Si中间合金加入已预热至300℃的坩埚内，而后随炉升温到730℃，全部熔化后静置并保温25min；

2b、将称取的Al-Mg中间合金、Al-Ti中间合金和Al-Zr中间合金依次加入2a已熔化的合金熔液中，全部熔化后静置并720℃保温15min；随后加入Al-Sr中间合金进行变质处理，搅拌分散均匀后720℃保温静置5min，使合金元素扩散均匀；

2c、向2b所得合金熔液中加入精炼剂进行精炼除气，随后于700℃静置保温10～15min，用扒渣工具除渣后浇注，获得合金铸锭；

步骤3：T6热处理

将所得合金铸锭依次进行固溶处理和人工时效处理，获得改性A356铝合金。具体包括如下步骤：

3a、将所得合金铸锭放入热处理炉，固溶温度设定为540℃，保温300min，在保温期间定时校正炉膛工作区域温度；

3b、保温结束后，将合金铸锭取出淬入80℃水中冷却；