[发明专利]通过使用TSP处理进行微结构细化而用于汽车应用的铸铝合金

说明书

本公开提供了“通过使用TSP处理进行微结构细化而用于汽车应用的铸铝合金”。提供了一种铸造铝合金的方法。所述方法包括将具有三硅烷醇苯基多面低聚倍半硅氧烷(TSP)改性剂的母铝合金铸造成铸锭，以及将所述母铝合金铸锭加入到熔融的基础铝合金中以形成改性铝合金。将所述改性铝合金加热一段时间，然后铸造成铸造部件。所述方法的一种变型包括将粉末状铝合金与粉末状TSP混合，以及在铸造所述母铝合金之前将粉末状TSP和粉末状铝合金的混合物压制成压实的预成型件。在铸造所述母铝合金的步骤中熔化所述压实的预成型件。

技术领域

本发明涉及对铝-硅(Al-Si)基合金的微结构进行改性。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

在用于商业或甚至小批量生产的铸造合金或铸造合金添加剂的开发过程中，在商业上谨慎地确定所得合金的可铸性。对于铝合金，通常将诸如锶(Sr)的微量元素添加到铝熔体中以改善铝合金的可铸性。这些微量元素或添加剂通常称为改性剂。

通常，随着可铸性的增大，微结构控制(例如细化)降低。因此，特别是对于中批量或大批量生产，微结构控制与小批量生产的可铸性之间的平衡很重要。添加少量合金元素和材料通常会降低合金的微结构细化。因此，铸铝合金的可铸性通常在小批量生产之前得到有力证明和验证。

不幸的是，许多铸造改性剂在铸造过程中从合金中“逐渐消失”。“逐渐消失”的一个示例是将5重量％的添加剂加入到基础熔融合金中。如果随着在温度下时间的推移，合金保持为5％添加剂/95％合金熔体，则没有逐渐消失(即添加剂和基础熔融合金以相同或相似的速率从熔体“蒸发”)。如果随着在温度下时间的推移，合金变得小于(<)5％添加剂/大于(>)95％合金熔体，则存在逐渐消失。逐渐消失的速率影响添加剂的成本和商业可行性。例如，锶在四(4)小时内显著地从铝中逐渐消失，如图1和下表1所示。

表1：在750℃下，随着时间的变化，图1的铝-硅合金中的锶逐渐消失

令人遗憾的是，具有锶(Sr)添加剂的铝-硅合金熔体在没有附加炉保温(furnaceholding)的情况下进行重熔时经常损失30-50％的Sr。

这些与铸铝合金(包括铝硅(AlSi)基合金)的微结构控制有关的问题由本公开解决。

发明内容

在本公开的一种形式中，提供了一种用于铸造铝合金的方法。所述方法包括将具有三硅烷醇苯基多面低聚倍半硅氧烷(TSP)改性剂的母铝合金铸造成铸锭，以及将母铝合金铸锭加入到熔融的基础铝合金中以形成改性铝合金。然后将所述改性铝合金加热一段时间，之后将所述改性铝合金铸造成铸造部件。

在本公开的另一种方法中，在铸造母铝合金之前，将粉末状铝合金与粉末状TSP混合，将所述混合物压制成压实的预成型件，以及在铸造所述母铝合金的步骤中熔化所述压实的预成型件。在本公开的一些方法中，压制出多个压实的预成型件，并随后在铸造所述母铝合金的步骤期间熔化。

在本公开的各种方法中，使改性铝合金在铸造之前脱气，将所述改性铝合金铸造到粘土-石墨坩埚中，并且将所述改性铝合金连续加热一段时间，其中百万分率(ppm)损失小于10％。

在本公开的其它方法中，母铝合金是铝-硅(AlSi或Al-Si)基合金。根据本公开的这些方法，铸造部件的微结构包括纤维状共晶Si。

在本公开的至少一种方法中，将改性铝合金在700℃或高于700℃下连续加热所述时间段，所述改性铝合金为这样的Al-7.5Si，其延展性比不含TSP的Al-7.5Si合金增大至少15％，并且所述改性铝合金为这样的Al-7.5Si，其极限抗拉强度比不含TSP的Al-7.5Si合金增大至少5％。

在本公开的一种方法中，所述时间段是至少1.5小时。