[发明专利]一种微合金化非热处理高强韧压铸铝合金及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种微合金化非热处理高强韧压铸铝合金及其制备工艺，是将稀土元素钪、锆用以微合金化，将原料依次经过熔炼、变质处理、精炼处理和铸造，即获得成品。本发明的压铸铝合金结合了Al‑Si系、Al‑Mg系铸造铝合金的优点，在室温条件下具有良好自然的析出相，铸件无需经行高温固溶、人工时效等热处理，仅通过自然时效，材料的抗拉强度和屈服强度都较为理想。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种微合金化非热处理高强韧压铸铝合金的制备工艺。

背景技术

随着日益严重的环境污染和资源的消耗，人们越来越意识到节能减排对未来发展的重要性。尤其是在汽车行业，每年都消耗着巨大的能源，至2017年年底，全国汽车共有约2.17亿辆，目前是全球第二大汽车保有量国家。但是巨大的汽车数量带来的将是巨大的能源消耗以及大量的污染物排放，这会加剧日益严重的环境污染问题。有分析数据表明汽车质量每减轻10％，可降低汽车燃油消耗6％～8％，排放量下降4％。在汽车行业，除了开发新的能源之外，汽车轻量化问题也已逐步成为汽车行业发展的重要阻碍。汽车轻量化要求汽车厂商在保证汽车使用目的和行驶安全的要求下，最大程度的实现整车质量的降低，由于在相同的条件下，汽车重量越轻，汽油的使用量越少，则产生的尾气越少，从而实现节能减排的效果。目前除了进行结构的优化外，选择合适的使用材料也是重要的发展方向，在广泛使用的材料中，铝合金因为含量巨大、密度小的优势，正在逐渐取代钢铁材料，在汽车上的应用越来越广泛。形成不同系列的合金可以满足不同条件下的使用要求，因此，开发出具有高强高韧、耐高温以及良好的压铸性能等综合性能的新型铝合金材料成为当前研究的重点。

从现代金属材料学视角来看，提高铝合金金属材料强度一般有以下两种途径：尽量减少合金中的缺陷；或者通过加入异质原子(合金化)或塑性变形等方法细化晶粒。大量实验研究表明：Sc作为目前最有效的微合金化元素，添加到铝合金中能对其组织与性能产生明显的改善。在组织结构方面，添加微量的Sc能够显著细化晶粒、抑制再结晶；在性能方面，Sc能够显著提高合金的强度、耐腐蚀性能、高温及焊接性能，基至能增强抗中子辐照损伤性能。目前，Sc作为微合金化添加元素制备新型的高强、高韧、耐蚀、可焊的新型含钪铝合金已成为国际材料界研究的热点。

目前，汽车大集成铸件尺寸大、热处理变形较大，常用的Mag59不适用。对于力学性能要求高的铸件，一般采用真空压铸或者低压铸造等方式，然后通过T4、T5、T6等热处理来提高其强度。这样不仅工艺复杂、工序多、生产成本高，而且在热处理时，结构复杂的铸件由于温度、应力不均匀，主机容易发生变形，需要通过大的加工量才能达到尺寸精度要求和装配要求。

因此，在铝硅合金的基础上，开发出不需要通过热处理、具有自然时效特征的高强度压铸铝合金，对于优化铸件生产工序，满足形状复杂的结构件的尺寸精度要求和装配要求方面有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微合金化非热处理高强韧压铸铝合金及其制备工艺，旨在无需进行高温固溶、人工时效等热处理，仅通过自然时效就能达到高强度的要求，使其可以在八十公斤以上一体铸造大铸件中应用。

本发明为实现发明目的，采用以下技术方案：

一种微合金化非热处理高强韧压铸铝合金，其特点在于，所用原料中各元素按质量百分比的构成为：Si 6％～9％，Cu 1.0％～3.0％，Mn 0.1％～0.8％，Mg 0.15％～0.8％，Ti 0.1％～0.2％，Sc 0.2％～0.3％，Zr 0.15％～0.2％，Sr 0.01％～0.03％，La0.01％～0.03％，余量为Al。

进一步地，将稀土元素钪、锆用以合金化，在保证抗拉强度和屈服强度的基础上，伸长率得以增强。Sc、Zr、Ti元素的质量比优选为1.4～1.7：1：0.2～0.3。

在本发明的合金体系中：