[发明专利]一种高Zn压铸铝合金及其制备方法

说明书

本发明属于铝合金材料领域，特别涉及一种高Zn压铸铝合金，该合金的主要化学成分与现有压铸铝合金体系完全不同，(1)不添加Si元素，传统的Al‑Si系压铸铝合金都含有较高的Si元素，以提高合计的铸造流动性；(2)大大提高了低熔点合金元素Zn的含量，当Zn的质量分数大于20％时，Al‑Zn合金的熔点显著下降，从而大大改善了合金的液体流动性。而目前可应用于压铸工艺的ZL401，Zn含量不超过13％，同时添加7％的Si元素来保证合金的流动性，但该合金力学性能较差。本发明通过成分设计得到新型的压铸铝合金，其微观结构为典型的枝晶组织，主要包含初生α‑Al和α+η的共晶组织。力学性能测试结果表明，该合金具有优异的力学性能，远高于现有的压铸铝合金。

技术领域

本发明属于铝合金材料技术领域，涉及一种高Zn压铸铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金由于比强度高，散热性好等优点，在航空、航天、兵器以及电子行业有着广泛的应用。近些年，工业上越来越追求零部件的整体化和产品质量的轻量化。原来由若干铸件、锻件和机械加工构成的部件改为一个整体的铸件，这些铸件往往具有结构复杂，内部多腔、凸台、薄厚断面过渡突然等特点，且壁厚小于4mm，局部甚至小于2mm。因此，这些铝合金薄壁件很难通过机械加工的方式实现，工业中铝合金薄壁件通常采用压铸工艺一次成型，大大降低了加工成本，提高了生产效率。通常，压铸铝合金都具备优异的铸造流动性。影响合金液体流动性的因素很多，除了浇注工艺和模具结构等外部因素，材料本身特征对合金液体流动的影响非常明显。一般来讲，合金结晶区间越小，铸造流动性越好。因此，具有共晶点附近成分的合金一般具有良好的铸造流动性。另一方面，在合金中添加低熔点的合金元素，降低合金的熔点，相同的浇注温度，熔液的过热度越大，从而有利于提高合金的液体流动性。目前，可用于压铸的铸造铝合金有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系等。其中，具有代表性的合金是ADC12合金(日本牌号)，主要化学成分包括Si(9wt.％～13wt.％)，Cu(1.5wt.％～3.5wt.％)。硅含量在共晶点附近，大量的共晶组织使得ADC12合金强度较高，抗拉强度可达到228MPa，同时延性较差，其延伸率不到3％。随着壁厚的降低，构件的承载能力急剧下降，现有压铸铝合金力学性能已无法满足构件安全服役的要求，因此，研发高性能的压铸铝合金是解决现有压铸铝合金体系力学性能不足的唯一途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高Zn压铸铝合金及其制备方法，与传统Al～Si系压铸铝合金相比，其力学性能和铸造性能同时得到提高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高Zn压铸铝合金，以质量分数计，包括如下组分：锌为20％～40％，余量为铝和不可避免的杂质元素。

进一步，还包括1％～4％的铜。

进一步，还包括0.6％～1.3％的铁。

本发明还公开了所述高Zn压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：

将铝置于熔炼炉中，加热升温至660～730℃，使其熔化为金属溶液，向金属溶液中加入Zn，持续搅拌至全部熔化；将温度调至700～730℃，加入精炼剂进行精炼，静置10～30min后，开始浇铸。

进一步，加入Zn的时候同时加入铜元素。

进一步，加入的铜元素的形式是Al-Cu中间合金。

进一步，加入铜元素的时候还加入铁元素。

进一步，加入的铁元素的形式是Al-Fe中间合金。

进一步，所述精炼剂为氯化镁、氯化钾、氯化钙和氟化物组成的混合物，或为六氯乙烷、四氯化碳或四氯化钛。

进一步，氟化物为CaF₂或Na₃AlF₆。