本發明專利技術公開了一種微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金，Al-Si-Mg系鋁合金中按質量分數添加有0.3%~1.0%的Hf。本發明專利技術通過微合金化得到了含Hf元素的Al-Si-Mg系鋁合金，該鋁合金在低于500℃的熱處理條件下，析出相主要以Al3Hf的各種板條狀等規則形狀存在，在高于500℃的熱處理條件下，析出相則主要以Si2Hf的納米帶形式存在，長度甚至達到微米級別，如此大長寬比的納米帶在鋁合金中尚屬首次發現，這種大尺寸的析出相其高溫穩定性很強，從而可以提高鋁合金的服役溫度至200℃~300℃，使其可以作為高溫下工作的鋁合金發動機材料應用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鋁合金材料，特別涉及一種微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金。
技術介紹
傳統高Si含量的Al-Si-Mg系鋁合金由于結晶潛熱大，流動性好，易于鑄造像發動機缸蓋或缸體這樣的復雜鑄件，所以在汽車領域得到廣泛的應用。該系列合金中析出相的析出順序分別為a (sss) -* GP zones— β” 一 β’，υ ,U2, B’ 一 β (Mg2Si),其中亞穩態的β”可以起到最佳的強化效果。但是這種納米尺寸的析出相其高溫穩定性很差，特別在高于185°C的服役溫度下，β ”很容易轉化成穩定的β (Mg2Si)相,跟基體失去共格或半共格關系,根據Orowan位錯繞過機制,從而削弱了對位錯運動的阻礙作用，最終大大降低了其強化效果。 因此，現有Al-Si-Mg系鋁合金這樣的工作溫度極限已不能滿足現代汽車的發展要求。現代汽車可操作性增加、小型化設計和大功率、環境因素考慮以及生產廠家增加發動機保質期到250000公里的意愿，都對汽車各零部件提出更高的要求，特別是發動機材料的耐高溫性能。開發能在250°C 350°C高溫下工作的鋁合金發動機材料已成為全球汽車發動機生產廠家的重要目標。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金，通過Al-Si-Mg系鋁合金的微合金化改變其析出相的析出序列及組成，增加析出相尺寸及高溫穩定性能，從而提高鋁合金的服役溫度。本專利技術的微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金，Al-Si-Mg系鋁合金中按質量分數添加有 O. 3% 1· 0% 的 Hf。進一步，Al-Si-Mg系鋁合金中按質量分數添加有O. 5%的Hf。本專利技術的有益效果在于本專利技術通過微合金化得到了含Hf元素的Al-Si-Mg系鋁合金，該鋁合金在低于500°C的熱處理條件下，析出相主要以Al3Hf的各種板條狀等規則形狀存在，在高于500°C的熱處理條件下，析出相則主要以Si2Hf的納米帶形式存在，長度甚至達到微米級別，如此大長寬比的納米帶在鋁合金中尚屬首次發現，這種大尺寸的析出相其高溫穩定性很強，從而可以提高鋁合金的服役溫度至200°C 30(TC，使其可以作為高溫下工作的鋁合金發動機材料應用。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術作進一步的詳細描述，其中 圖I為實施例I的鋁合金400°c等溫熱處理條件下析出相形貌； 圖2為實施例I的鋁合金475°C等溫熱處理條件下析出相形貌；圖3為實施例I的鋁合金520°C熱處理條件下析出相形貌； 圖4為實施例I的鋁合金560°C等溫熱處理條件下析出相形貌。具體實施例方式以下將參照附圖，對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述。實施例I為微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金，其中按質量分數添加有O. 5%的Hf，其標定成分為 Al-7wt%Si-0. 3wt%Mg-0. 5wt%Hf。I)鑄造通過普通重力鑄造法將實施例I的鋁合金鑄錠，鑄錠尺寸200 mmX50mmX25 mm ;實際測得實施例I的鋁合金的主要合金元素含量為Si 7. 07wt%, Mg :0. 28wt%,Hf :0. 42wt%，Fe :0. 02wt%o2)熱處理取實施例I的鋁合金鑄造樣品四個，按以下熱處理工藝處理鑄造樣品I在400°C鹽浴環境下等溫熱處理20小時，鑄造樣品II在475°C鹽浴環境下等溫熱處理45小時，鑄造樣品III以50°C /min的升溫速率升溫至520°C保溫45小時，鑄造樣品IV在560°C鹽浴環境下等溫熱處理20小時。3)制透射樣品 ①機械減薄首先從熱處理樣品上線切割下厚Imm左右的薄片，然后用水磨硅砂紙減薄至厚度約80 μ m左右； ②沖樣從80μ m薄片上用特制的沖樣機沖直徑3mm樣品； ③離子減薄參數設置真空度3X10-5Pa，轟擊電壓6keV，離子槍轉角±5°，樣品臺轉速6 rpm /min。 4) TEM觀察透射樣品利用JE0L-2010TEM在200KV的高壓條件下進行觀察 ①實施例I的鋁合金400°C等溫熱處理條件下析出相形貌(附圖I)； ②實施例I的鋁合金475°C等溫熱處理條件下析出相形貌(附圖2)； ③實施例I的鋁合金520°C熱處理條件下析出相形貌(附圖3)； ④實施例I的鋁合金560°C等溫熱處理條件下析出相形貌(附圖4)。實施例I的招合金為含Hf元素的Al-Si-Mg系招合金,通過TEM觀察可以看出，該鋁合金在低于500°C的熱處理條件下，析出相主要以Al3Hf的各種板條狀等規則形狀存在，在高于500°C的熱處理條件下，析出相則主要以Si2Hf的納米帶形式存在，長度甚至達到微米級別，如此大長寬比的納米帶在鋁合金中尚屬首次發現，這種大尺寸的析出相其高溫穩定性很強，從而可以提高鋁合金的服役溫度至200°C 30(TC。而傳統的非含Hf 元素的 Al-Si-Mg 系招合金(S. J. Andersen, C. D. Marioara,R. Vissersj A. Frosethj H. W. Zandbergenj The structural relation betweenprecipitates in Al-Mg-Si alloys, the Al-matrix and diamond silicon withenphasis on the trigonal phase Ul-MgAl2Si2, Mater. Sci. Eng.， 2007，444A，157-169.)，其析出相的析出順序分別為 a (sss) — GP zones— β ” 一 β ’，U1，U2，B’—β (Mg2Si),其中亞穩態的β”可以起到最佳的強化效果，但是這種納米尺寸的析出相其高溫穩定性很差，特別在高于185°C的服役溫度下，β ”很容易轉化成穩定的β (Mg2Si)相，跟基體失去共格或半共格關系，根據Orowan位錯繞過機制，從而削弱了對位錯運動的阻礙作用，最終大大降低了其強化效果。本專利技術的微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金中，Hf元素的添加量可以為O. 3 wt °/Γ . Owt %，均能實現本專利技術的目的。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本專利技術的技術方案而非限制，盡管通過參照本專利技術的優 選實施例已經對本專利技術進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本專利技術的精神和范圍。權利要求1.一種微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金，其特征在于A1-Si-Mg系鋁合金中按質量分數添加有O. 3% I. 0%的Hf。2.根據權利要求I所述的微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金，其特征在于=Al-Si-Mg系鋁合金中按質量分數添加有O. 5%的Hf。全文摘要本專利技術公開了一種微合金化的Al-Si-Mg系鋁合金，Al-Si-Mg系鋁合金中按質量分數添加有0.3%~1.0%的Hf。本專利技術通過微合金化得到了含Hf元素的Al-Si-Mg系鋁合金，該鋁合金在低于500℃的熱處理條件下，析出相主要以Al3Hf的各種板條狀等規則形狀存在，在高于500℃的熱處理條件下，析出相則主要以Si2Hf的納米帶形式存在，長度甚至達到微米級別，如此大長寬比的納米帶本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種微合金化的Al？Si？Mg系鋁合金，其特征在于：Al？Si？Mg系鋁合金中按質量分數添加有0.3%~1.0%的Hf。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈志宏，陳志杰，劉慶，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。