[发明专利]一种高强塑铸造亚共晶铝硅合金及其制备方法

说明书

本发明开发了一种高强塑铸造亚共晶铝硅合金及其制备方法，属于金属材料领域。所述高强塑铸造亚共晶铝硅合金按照质量百分比计，由如下组分组成：Si：7.0～8.0wt.％，Cu：1.0～2.5wt.％，Mg：0.40～0.50wt.％，Mn：0.25～0.35wt.％，B：0.020～0.035wt.％，Sb：0.1～0.2wt.％，Zn：0.60～0.80wt.％，不可避免的杂质含量≤0.2wt.％，余量为Al。它的制备方法包括：待铝锭、Al‑20Si、Al‑10Mn和Al‑50Cu合金完全熔化后，依次加入Al‑3B、Mg、Zn和Sb，浇铸成形获得高强塑铸造亚共晶铝硅合金。本发明获得的合金通过在铝硅合金中添加B、Sb和Zn，协同调控合金的微观组织形貌，同时具备细化、变质一体效果，明显提升合金的力学性能。本发明获得的高强塑铸造亚共晶铝硅合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为150MPa、281MPa、9.3％。

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体是涉及一种高强塑铸造亚共晶铝硅合金及其制备方法。

背景技术

铸造亚共晶铝硅合金具有流动性及成形性良好、综合性能较好等优点，在实际生产中被广泛应用于汽车、航空航天等领域的关键部位的零部件生产。其中，铸造亚共晶铝硅合金的铸态组织和性能尤为重要。然而，常见的铸造亚共晶铝硅合金的铸态组织中存在α-Al枝晶尺寸较大且共晶Si呈长条针状或者细长板片状的现象，严重影响合金的强度和塑性。目前，铸造亚共晶铝硅合金常采用Al-5Ti-B细化剂细化α-Al，但研究表明Al-5Ti-B细化剂产生的毒化细化效果，严重影响合金的力学性能。同时，铸造亚共晶铝硅合金的变质方法主要有Na变质、Sr变质等。Na变质虽然变质效果好，但是易衰退失效，且添加过程中易产生烟雾污染环境；Sr变质虽然具有变质效果明显、长效性等优点，但其变质潜伏期长、吸气倾向严重、烧损严重，组织容易产生气孔、缩松等缺陷。

综上所述，针对当前铸造亚共晶铝硅合金中存在粗大α-Al枝晶及Na、Sr等变质剂变质效果不佳的问题，如何开发一种同时具备细化、变质一体效果的低成本合金是目前亟需解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明提供了一种高强塑铸造亚共晶铝硅合金，按照质量百分比计，由如下组分组成：Si：7.0～8.0wt.％，Cu：1.0～2.5wt.％，Mg：0.40～0.50wt.％，Mn：0.25～0.35wt.％，B：0.020～0.035wt.％，Sb：0.1～0.2wt.％，Zn：0.60～0.80wt.％，不可避免的杂质含量≤0.2wt.％，余量为Al；所述高强塑铸造亚共晶铝硅合金由如下方法步骤制备：

步骤1：将铝锭和Al-20Si合金在750～800℃下熔化，加入Al-10Mn和Al-50Cu中间合金，静置30～60分钟；在730～740℃下依次加入Al-3B中间合金、Mg、Zn和Sb，搅拌均匀，静置30～60分钟，获得铝硅合金熔体1；

步骤2：将步骤1获得的铝硅合金熔体1降温至680～730℃，加入C₂Cl₆和KF精炼剂进行精炼，然后通入高纯氩气，进行除气除杂精炼处理，保温10～30分钟，获得铝硅合金熔体2；

步骤3：将步骤2获得的铝硅合金熔体2在650～720℃下，注入到预热250～300℃的铁模中浇铸成形，获得高强塑铸造亚共晶铝硅合金。

进一步地，按照质量百分比计，由如下组分组成：Si：7.5～8.0wt.％，Cu：1.0～2.0wt.％，Mg：0.45～0.50wt.％，Mn：0.30～0.35wt.％，B：0.030～0.035wt.％，Sb：0.15～0.20wt.％，Zn：0.70～0.80wt.％，不可避免的杂质含量≤0.2wt.％，余量为Al。

进一步地，步骤1所述的铝锭和Al-20Si合金在780～800℃下熔化。