[发明专利]一种Al-Si-Zn-Mg-Ti合金及其制造方法

说明书

本发明公开了一种Al‑Si‑Zn‑Mg‑Ti合金及其制造方法，其中Al‑Si‑Zn‑Mg‑Ti合金的合金成分按质量百分比构成为：Si6.50～7.50％，Zn1.50～1.80％，Mg0.45～0.70％，Ti0.15～0.25％，Mn0.3～0.4％，Sc0.02～0.04％，Cr0～0.006％，Ni0～0.02％，余量为Al。本发明铝合金在可以保证具有较高的强度和硬度的同时，又具有较高的抗应力腐蚀开裂的性能，并且通过热处理进行强化，可以达到更高的使用性能，广泛应用于汽车零部件的制造及建筑行业。

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Al-Si-Zn-Mg-Ti合金及其制造方法。

背景技术

随着社会的快速发展，汽车行业及建筑行业越来越成为整个工业领域发展的重点，因而，以轻质、高强的铝合金替代传统的钢铁材料成为研究的热门。亚共晶Al-Si系铝合金，由于Si含量较高，其铸造性能及流动性能好；但其热处理强化效果不明显，通常添加一定量的Mg元素使其在时效过程中可以析出Mg₂Si强化相，达到可热处理强化的目的，具有较为广泛的应用。但是，由于Si含量较高，在铸造过程中，会产生长片状或者长条状的共晶硅，不均匀的分布在铝基体上，严重割裂铝基体，影响合金的强韧性；通常，在亚共晶Al-Si合金中添加微量的Ti元素，以达到细化晶粒、改善共晶硅形态与分布的目的。但是，对于亚共晶Al-Si合金，如果强化元素只有一定量的Mg元素和微量的Ti元素，其对于共晶硅的形态及分布的改善有限，也不能完全发挥合金元素的强化作用。另外，目前Al-Si-Mg系铝合金大多采用固溶和单级时效的方式进行热处理，不经过在较低温度下的时效孕育期，会导致时效析出相分布不均匀，可能会破坏基体结构，没有完全发挥时效强化相的有益作用，且时效周期过长，造成能源浪费。

发明内容：

本发明是为了避免上述合金成分及时效工艺所存在的不足之处，在传统含有Mg、Ti等元素的Al-Si合金的基础上，提供了一种新型的复合添加Zn、Mn等元素的Al-Si-Zn-Mg-Ti合金及其制造方法，以提升合金的综合性能并达到节约能源的效果。

本发明Al-Si-Zn-Mg-Ti合金，其合金成分按质量百分比构成为：

Si6.50～7.50％，Zn1.50～1.80％，Mg0.45～0.70％，Ti0.15～0.25％，Mn 0.3～0.4％，Sc0.02～0.04％，Cr0～0.006％，Ni0～0.02％，除标明的元素成分外，其余金属及非金属杂质元素的总含量不超过0.3％，余量为Al。

本发明Al-Si-Zn-Mg-Ti合金的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：制备合金铸锭

1a、按照配比量称取Al-Si中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Zn中间合金、Al-Mn中间合金以及纯度为99.9％的工业纯铝；

1b、按照九水硅酸钠、氧化锌和水的质量比5：15：80的比例配制涂料，将所得涂料均匀的涂在石墨黏土坩埚、熔炼工具和模具上，并在200-300℃下预热；

1c、熔化：先将Al-Si中间合金加入随炉预热的坩埚底部，随后加入工业纯铝，随炉升温至750℃，待合金全部熔化后静置并保温20-30min；然后向已熔化的合金熔液中依次加入Al-Ti中间合金、Al-Zn中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Mg中间合金，每次加料间隔10-15min，待合金全部熔化后静置并保温10min。

1d、精炼：用扒渣勺将合金熔液表层浮渣快速除去，撇渣后加入C₂Cl₆(占总质量的1％-1.5％)精炼除气，静置保温10-20min，除渣；

1e、浇注：将1d中的合金熔液升温至730℃，浇注到200-300℃预热的金属模具中，得到铸锭；