一種鑄造鋁合金、其制備方法及其應用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鑄造鋁合金、其制備方法及其應用，以重量百分比計，在鋁中含有下述含量的元素，Si：6.50%~7.50%，Mg：0.25%~0.45%，Ti：0.10%~0.15%，Sr：0.0150%~0.030%，F(xiàn)e:0.15%~0.35%，Mn:0.10%~0.25%，V：0.10%~0.35%，Cr：0.10%~0.35%，其他雜質(zhì)單個＜0.02%且總量＜0.10%。所述鑄造鋁合金可由原生鋁與再生鋁配制，最大支持100%的再生鋁應用，通過Mn、V、Cr進行復合合金化，以控制Fe相，提升合金的機械性能，適用于乘用車底盤鑄件。適用于乘用車底盤鑄件。適用于乘用車底盤鑄件。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種鑄造鋁合金、其制備方法及其應用


[0001]本專利技術(shù)涉及金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種控制Fe相形態(tài)、高性能鋁合金及其制備方法，適用于乘用車底盤鑄件。

技術(shù)介紹

[0002]鋁是重要的有色金屬和工業(yè)基礎(chǔ)原料之一，是最重要的汽車輕量化材料，市場需求量巨大。原生鋁的生產(chǎn)消耗了大量的能源，同時伴隨著大量二氧化碳排放和固體廢棄物污染。再生鋁無論是在能耗還是在二氧化碳排放方面遠遠低于原生鋁。因此，提高再生鋁回收和使用比例是實現(xiàn)鋁合金部件熱加工行業(yè)碳減排的最重要的途徑。在汽車制造行業(yè)中，為了更好地達到節(jié)能減排的目標，再生鋁的應用已成為其必然選擇。在乘用車鋁合金底盤鑄件的生產(chǎn)中，再生鋁的使用比例將會進一步提高，期望達到100%。再生鋁的應用不可避免的給底盤鑄件帶來了雜質(zhì)元素含量的提高，特別是雜質(zhì)Fe元素。雜質(zhì)元素Fe的含量的提高，將會在顯微組織中出現(xiàn)更多的針狀或片狀β
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Fe相，極大的降低了鑄件的機械性能，特別是延伸率。若無法降低雜質(zhì)元素Fe含量或改變合金中β
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Fe相形貌，將會大大限制再生鋁在乘用車底盤鑄件中的應用。
[0003]Fe是鋁合金熔體中的一種天然雜質(zhì)，是在制造原生鋁以及鑄件生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的。通常，原生鋁金屬中的平均含F(xiàn)e量約為0.07
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0.10（重量百分比計），該含量是熔融鋁合金中的基本Fe含量，所有進一步的熔煉行為都會增加鋁液中的Fe含量。在液態(tài)條件下，F(xiàn)e可以無限固溶于鋁合金熔體中。當熔體中含有一定量的Fe（<1 重量百分比計）時可以有效地改善與鋼制模具的親和力，降低粘模傾向，這也是高壓鑄造合金中含有一定量Fe的原因。然而，F(xiàn)e的存在會顯著降低延伸率。即使通過熱處理，延伸率的改善也相當有限。采用重力、低壓和差壓鑄造生產(chǎn)的底盤鑄件，對其延伸率要求較高（>6%），相應地對Fe含量的要求更為嚴格（< 0.15 重量百分比計）。因而，無論是采用高壓鑄造還是重力、低壓和差壓鑄造生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)部件，均對Fe含量具有嚴格的限制。
[0004]盡管Fe在液態(tài)鋁及其合金中具有很高的溶解度，但它在固體中的溶解度很小，因此在其凝固過程中主要與其它合金元素結(jié)合形成不同形態(tài)、多種類型的金屬間化合物。在熔體中不含Si的情況下，主要形成Al3Fe和Al6Fe。但是當熔體中存在Si時，優(yōu)先形成相為Al8Fe2Si（稱為α相）和Al5FeSi（稱為β相）。如果Mg與Si并存，則可以形成另一種稱為π相的Al8FeMg3Si6。含鐵金屬間化合物在Al
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Si合金中的組織特征非常明顯，通常可以在顯微鏡下通過其形狀（形態(tài)）和顏色來區(qū)分。兩種所謂的α相均呈類似“漢字”的形態(tài)，但Al15（Fe，Mn）3Si2形式的α相也可能呈現(xiàn)出的塊狀形式。π相也呈類似“漢字”的形態(tài)，但并非總是與β相緊密相連。β相的主要形態(tài)為片狀，在二維的顯微形貌中多呈針狀。
[0005]將Fe從鋁合金熔體分離出去是比較困難的，沒有有效的工業(yè)解決方案。通過合金化方法能夠控制凝固過程中富Fe相的析出形貌及數(shù)量，減少合金中針狀β
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Fe相，并促進其向骨骼狀或者漢字狀α
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Fe相轉(zhuǎn)變，達到控制性能損傷的目的，是目前最為有效的手段。
[0006]通過向鋁硅合金中加入合金元素，促使α
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Fe相生長，盡可能多地將β
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Fe相轉(zhuǎn)化為
α
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Fe相，改善針狀鐵相的形貌，以此來提高鋁硅合金的機械性能。常用的合金元素包括Mn，Cr，Be，Mo和Re等。它們都能夠不同程度的將片狀或者針狀β
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Fe相轉(zhuǎn)化為對基體危害很小的α
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鐵相。合金元素的添加并不能完全消除Fe相的有害作用，只是能夠在一定程度上控制其對性能的損傷。隨著合金元素加入量的增加，會使得富Fe相在合金中的含量增多，超過一定限度會形成沉淀相，從而損傷鑄造和力學性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0007]本專利技術(shù)的目的在于，至少在一定程度上解決Fe影響鋁合金性能的技術(shù)問題。由此，提供一種控制Fe相形態(tài)、高性能鋁合金及其制備方法新型的高強韌壓鑄鋁合金材料。
[0008]根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供一種鑄造鋁合金，按重量百分比計，其成分及其含量如下：Si：6.50%~7.50%；Mg：0.25%~0.45%；Ti：0.10%~0.15%；Sr：0.0150~0.030%；Fe：0.15~0.35%；Mn：0.10%~0.25%；V：0.10%~0.35%；Cr：0.10%~0.35%；其他雜質(zhì)：單個雜質(zhì)＜0.02%且總量不超過0.10%；其余為Al。
[0009]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，適宜的是，所述鋁合金通過Mn、V、Cr復合合金化控制Fe相形態(tài)，經(jīng)T6熱處理后的顯微組織中的Fe相為顆粒狀α
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Fe相或塊狀α
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Fe相。
[0010]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，優(yōu)選的，經(jīng)T6熱處理后的顯微組織中的Fe相無針狀β
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Fe相或片狀β
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Fe相存在。
[0011]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，適宜的是，經(jīng)過Mn、V、Cr復合合金化后的所述顆粒狀α
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Fe相或塊狀α
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Fe相是如下一組類型中的至少一種類型：α
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Al13(Fe, V)4Si4，α
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Al13(Fe, Cr)4Si4，Al15(Fe, Mn)3Si2，Al12(Fe, Mn, V，Cr)3Si2。
[0012]有益的是，這種α
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Fe相的存在，降低了Fe相對鑄造鋁合金機械性能的影響。
[0013]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，適宜的是，在所述鋁合金中，以如下重量百分比確定如下元素的含量：Fe：0.2%
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0.35%，V：0.15%
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0.3%。
[0014]有益的是，如上所述的鑄造鋁合金中雜質(zhì)Fe含量控制在0.20%~0.35%范圍內(nèi)較佳，高于一般商用鑄造鋁合金的水平（Fe＜0.20%）。
[0015]根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，提供一種如上所述的鑄造鋁合金的制備方法，按照如下方法制備：按重量比例選取原生鋁和再生鋁配制為原料，將Mn、V、Cr與所述原料進行復合合金化，以控制Fe相形態(tài)，最后進行T6熱處理，獲得如上所述的任一種所述的鑄造鋁合金。
[0016]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，適宜的是，在所述原料中，所述再生鋁重量比例最高為100%。
[0017]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，適宜的是，在所述原料中，所述原生鋁與再生鋁的重
量比例各為50%。
[0018]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，適宜的是，所述將Mn、V、Cr與所述原料進行復合合金化之后，進行除氣。
[0019]按照本專利技術(shù)的一種實施方式，適宜的是，經(jīng)過T6熱處理后獲得所述鑄造鋁合金，所述鑄造鋁合金的機械性能與采用Fe的重量百本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鑄造鋁合金，其特征在于，按重量百分比計，其成分及其含量如下：Si：6.50%~7.50%；Mg：0.25%~0.45%；Ti：0.10%~0.15%；Sr：0.0150~0.030%；Fe：0.15~0.35%；Mn：0.10%~0.25%；V：0.10%~0.35%；Cr：0.10%~0.35%；其他雜質(zhì)：單個＜0.02%且總量不超過0.10%；其余為Al。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造鋁合金，其特征在于，所述鋁合金通過Mn、V、Cr復合合金化控制Fe相形態(tài)，經(jīng)T6熱處理后的顯微組織中的Fe相為顆粒狀α
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Fe相或塊狀α
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Fe相。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄造鋁合金，其特征在于，經(jīng)T6熱處理后的顯微組織中的Fe相無針狀β
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Fe相或片狀β
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Fe相存在。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄造鋁合金，其特征在于，經(jīng)過Mn、V、Cr復合合金化后的所述顆粒狀α
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Fe相或塊狀α
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Fe相是如下一組類型中的至少一種類型：α
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Al13(Fe, V)4Si4，α
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Al13(Fe, Cr)4Si4，Al15(Fe, Mn)3Si2，Al12(Fe, Mn, V，Cr)3Si2。5.根據(jù)權(quán)利要求1至...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐佐，張振棟，王巍，王立生，楊立國，賈建磊，劉海峰，劉春海，
申請(專利權(quán))人：中信戴卡股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：