[发明专利]一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金

说明书

技术领域

本发明属于金属合金技术领域，具体涉及添加Ce的挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金。

背景技术

文献查阅结果表明，挤压铸造Al-Si合金通过添加Cu、Mg等合金元素可以显著提高其力学性能。Al-Si合金的机械性能取决于共晶硅形貌以及分布，初生α-Al，析出相大小与形貌，孔隙的分布与大小。随着Si含量的增加，铸造性能改善，但组织中会出现针状和板状的共晶硅相，硅相尖端和棱角处易引起应力集中，使合金变脆，力学性能降低。稀土Ce在变质、细化晶粒以及消除挤压铸造件内部氢气孔上有很强的优势，对合金的综合性能的提高具有显著的作用。但是稀土Ce添加量过少，合金的变质细化效果不明显；稀土Ce添加的量过多，稀土元素富集明显，失去变质的效果，此外随着稀土元素添加量的增加，含稀土多元共晶相析出也越来越多，对材料的性能照成很不利的影响。因此研究稀土Ce的添加量对挤铸Al-Si-Cu-Mg合金的作用有积极的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金,及其作为挤压铸造的应用。

本发明所提供的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，其中各合金组分及其重量百分比为：Si含量为8.5～11％，Cu含量为0.6～0.9％，Mg含量为0.25～0.4％，稀土Ce含量为0～0.1％，余量为Al。

合金中稀土Ce的重量百分比优选0.05％。

本发明所提供的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，是采用传统的铸锭冶金法。

制备：将坩埚加热到600℃-650℃，加入工业高纯Al和Al-20Si中间合金，待温度升高到760℃-770℃加入六氯乙烷C₂Cl₆与Na₂SiF₆除气精炼，温度下降到730℃-740℃加入工业纯Mg(用铝箔包裹)，将真空熔炼的Al-Ce中间合金加入到铝硅铜镁合金中保温30min，710℃-720℃浇注于水冷铜模中，获得合金铸锭，作为挤压铸造合金原料。

本发明具有以下有益效果：

本发明由于加入了稀土Ce，大大提高了铝硅铜镁合金的综合机械性能，使合金的抗拉强度(σ_b)和屈服强度(σ_0.2)均提高，其延伸率(δ)略有升高，铸态下合金的抗拉强度(σ_b)由220MPa增加到240MPa，提高了9％；延伸率(δ)从2％提高到2.7％，提高了35％。由此可推断，Ce有望成为改善挤压铸造铝硅铜镁合金性能的有效合金元素。

附图说明

图1、不同稀土Ce含量对铝硅铜镁合金的抗拉强度变化曲线。

图2、不同稀土Ce含量对铝硅铜镁合金的延伸率变化曲线。

图3、不同稀土Ce含量对铝硅铜镁合金二次枝晶间距的影响图。

图4、稀土Ce对共晶硅形貌的影响图，

a)0％Ceb)0.05％Cec)0.1％Ce。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

将99.99％高纯铝(1440g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在740℃～760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，静置后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σ_b)为220MPa，延伸率(δ)为2％。经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为28μm。

实施例2

将99.99％高纯铝(1423g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，温度下降到740℃时加入Al-10Ce中间合金(17g)保温30min后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg-0.05Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σ_b)为240MPa，延伸率(δ)为2.6％。经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为25μm。

实施例3