[发明专利]一种含Er铸造耐热Al-Si-Cu-Mg合金

说明书

一种含Er铸造耐热Al‑Si‑Cu‑Mg合金，属于有色金属材料领域。本发明合金特点之一是：合金在调整Al‑Si‑Cu‑Mg合金中合金元素质量比的同时加入Er元素。热处理工艺，其中采用三级固溶处理，第一级固溶能使铸态合金中的过饱和Er元素以Al3Er的形式析出，其尺寸大小为5～10nm，第二级固溶能使低熔点的金属间化合物在不过烧的前提下回溶进基体，第三极固溶能使合金中的大部分粗大一次相回溶进基体。三级固溶相比传统的单级固溶对于Al‑Si‑Cu‑Mg合金的室温和高温力学性能有较大的的提高。本发明的合金和热处理工艺使合金具有优良的室温拉伸性能，良好的高温拉伸性能。

技术领域

本发明涉及一种高室温强度高耐热性的含Er铸造Al-Si铝合金及其热处理工艺，可用于汽车工业及民用领域，属于有色金属材料领域。

背景技术

近年来随着汽车、航空航天及自动化工业的发展，对合金材料的性能要求更加苛刻，如对汽车及自动化工业零件的设计时不仅要求合金在室温下具有高的抗拉强度，高的屈服强度，而且对高温时的抗拉和屈服强度要求也越来越严苛。目前国内外市场对于铝合金的应用已经大面积普及，但普通铝合金已经无法满足汽车及自动化工业的需求，目前铝硅系铸造合金室温及高温力学性能差，这对于合金成分及工艺的设计提出了更高的要求。因此有必要开发一种铸造性能好、室温和高温力学性能优良的铝硅系铸造合金。

汽车气盖缸等零部件需要在较高温度下服役，而合金元素Cu和Mg在Al-Si合金中形成的强化相Al2Cu和Mg2Si等时效析出强化相在200℃以上会急速长大或者部分溶解而使位错钉扎作用减小造成合金力学性能明显下降。在合金中添加Er和Zr，以及Cu和Mg元素的共同添加使合金中形成新的强化相Al3Er、Al3Zr、Al5Cu2Mg8Si6，由于这些强化相在200～400℃能够稳定存在，不易粗化，在高温下依然能够对位错有钉扎作用，引入这些新的相会使合金的高温耐热性能提升。

基于以上问题，本专利的目的在于提供一种含Er的耐热铸造铝硅合金，并提供一种适当的热处理工艺，使其具有高的室温强度和高的高温强度。

发明内容

本发明的目的是：提供一种含Er的耐热Al-Si-Cu-Mg-铸造铝合金及其制备方法，并获得优异的室温拉伸性能和良好的高温拉伸性能。

为解决上诉技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种含Er的耐热Al-Si-Cu-Mg合金，其特征在于，合金的质量百分比为：Si：5-8％，Cu：0.1-2.0％，Mg：0.2-2.0％，Er：0.01-0.5％，Zr：0.01-0.5％，余量为Al及一些不可避免的杂质。

进一步优选按质量百分比为：Si：5.2-7.2％，Cu：0.3-1.8％，Mg：0.3-1.6％，Er：0.12-0.42％，Zr：0.12-0.42％，余量为Al及一些不可避免的杂质。

更进一步优选按质量百分比为：Si：5.8-6.8％，Cu：0.5-1.6％，Mg：0.4-1.0％，Er：0.12-0.28％，Zr：0.12-0.28％，余量为Al及一些不可避免的杂质。所述的杂质可能为Fe、Zn、Ti等中的一种或几种。

一种混合添加Er、Zr铸造Al-Si-Cu-Mg合金的热处理工艺，包括以下步骤：熔炼，固溶和时效处理；

具体熔炼步骤为：将纯铝、Al-Si、Al-Cu、Al-Er、Al-Zr中间合金连同石墨坩埚放入熔炼炉中熔化，熔炼温度为780℃，待中间合金全部熔化后除去表面浮渣，用搅拌棒将金属液搅拌均匀，然后将炉温设置成740～760℃保温10～30min,最后将表面打磨干净的镁块用铝箔纸包裹用钟罩压入完全熔化后的合金液中，等镁块完全融化后缓慢搅拌金属液，取出钟罩后在710～740℃保温10～30min。铁模浇铸，水冷至室温。对不同合金进行硬度测试，合金成分及硬度测试。