[发明专利]一种高强韧铸造铝硅合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种高强韧铸造铝硅合金及其制备方法和应用，所述铝硅合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7～8％，Mg 0.4～0.5％，Fe 0.1～0.2％，Ti 0.1～0.2％，Sr 0.01～0.02％，La 0.03～0.06％，Ce 0.02～0.04％，其余为Al和不可避免的杂质元素。制备方法包括熔炼配制铝硅合金液、细化变质、精炼除气除杂、铸造和固溶时效处理。本发明通过优化Si、Mg元素的含量，细化变质α‑Al晶粒、β‑Fe富铁相和共晶Si相，使α‑Al树枝晶转变为细小等轴晶粒，使针片状β‑Fe富铁相和共晶Si相转变为细小的颗粒状或短棒状，消除针片状β‑Fe富铁相和共晶Si相对铝硅合金强度、塑性和断裂韧性的危害。本发明铸造铝硅合金具有强度高、塑性好和优异的断裂韧性，适合于铸造各种受力结构件，如汽车轻量化结构件。

技术领域

本发明涉及铝合金及其制备技术领域，具体是涉及一种高强韧铸造铝硅合金及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、易加工成型、可回收利用等优点，广泛应用于交通运输工具、电子电器、机械装备、建筑等领域。随着汽车轻量化的发展，汽车转向节、气囊支撑臂、制动器卡钳、减震塔、悬置支架、控制臂、发动机缸体和缸盖等零部件都急需“以铝代钢”，已到达汽车轻量化的目的。这些零部件在汽车上都属于重要的受力结构件，为了提高汽车的安全性和服役寿命，这些零部件对铝合金的综合力学性能也要求较高，如较高的强度，优良的塑性和断裂韧性。

铸造是将铝合金液直接浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铝铸件的工艺过程。铸造具有生产效率高、成本低的显著优点，是目前汽车零部件的广泛采用的生产工艺。目前铸造领域最常用的材料是铸造铝硅合金，如A356、ADC10、ADC12等。铸造铝硅合金虽然具有较好的铸造流动性和机械加工性能，但目前常用的铸造铝硅合金仍然普遍存在强度偏低、塑性较差和断裂韧性不足的问题，如A356铸造铝硅合金在T6热处理状态下的抗拉强度通常低于280MPa，屈服强度低于240MPa，伸长率低于7％，强度和塑性都无法满足大部分汽车受力结构件的要求。

因此，现有铸造铝硅合金及制备方法仍有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种具有高强度、高塑性和优异的断裂韧性和耐腐蚀性能的高强韧铸造铝硅合金及其制备方法和应用。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的高强韧铸造铝硅合金，其特点是：该铝硅合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7～8％，Mg 0.4～0.5％，Fe 0.1～0.2％，Ti 0.1～0.2％，Sr 0.01～0.02％，La 0.03～0.06％，Ce 0.02～0.04％，其余为Al和不可避免的杂质元素。

优选的，所述铝硅合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7.7％，Mg 0.42％，Fe0.12％，Ti 0.16％，Sr 0.018％，La 0.036％，Ce 0.024％，其余为Al和不可避免的杂质元素。

优选的，所述La与Ce的质量比为3:2，杂质元素单个含量小于0.05％，总量小于0.15％。

本发明所述高强韧铸造铝硅合金的制备方法，其特点是依次包括以下步骤：

第一步：按所述高强韧铸造铝硅合金的成分组成及质量百分比，选用铝源、硅源、镁源、钛源、锶源、镧源和铈源为原材料进行配料；

第二步：将铝源在760～780℃加热熔化，然后再加入硅源和镁源，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：在铝合金液中加入钛源、锶源、镧源和铈源进行细化变质处理；

第四步：采用高纯惰性气体和无钠精炼剂对铝合金液喷吹精炼10～20分钟进行除气除杂处理，接着扒渣后再静置20～40分钟；