铝合金和使用该铝合金的车辆部件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制备在车辆铝部件上不产生白锈的高强度且高耐腐蚀性的轻铝 合金的方法，且更特别地，涉及一种高强度且高耐腐蚀性的铝-镁-硅-铜（Al-Mg-Si-Cu) 基铝合金和使用该铝合金的车辆部件。
【背景技术】
[0002] 本发明涉及可用于车辆铝部件的高强度且高耐腐蚀性的铝合金，且更特别地，涉 及优于常规压铸用Al-Si-Cu基合金（下文中，称为ADC10/12)的高强度且高耐腐蚀性的 Al-Mg-Si-Cu基铝合金。由于低成本和较好的铸造能力，ADC10/12合金用于车辆的压铸部 件且仍在广泛地使用。然而，由于驾驶车辆的环境条件变得严峻，已经识别出ADC10/12的 局限性。因此，需要可弥补这样的局限性的新型合金材料，局限性例如，由于之前在部件中 没有发现的耐久性的不足对车辆部件的损坏以及由于海水或除冰剂中的盐引起的白锈。
[0003] 而且，许多国家包括发达国家已致力于通过实施各种环境法规而抑制环境污染。 根据这样的实施的法规，已经进行了许多用于降低车辆部件重量的研究，以提高车辆工业 中的燃料效率，但是车辆制造商难于寻找到在提供竞争性定价的同时保持基本性能的另外 可选的合金材料以代替现有的商用合金。
[0004] 以上提供为本发明的相关技术的描述仅用于帮助理解本发明的背景，而不应该被 理解为包括在本领域技术人员已知的相关技术中。
【发明内容】
[0005] 本发明提供在车辆铝部件上不产生白锈的具有高强度和高抗腐蚀性的轻质铝合 金的制备方法。特别地，本发明提供具有高强度和高耐腐蚀性的Al-Mg-Si-Cu基铝合金以 及使用该合金制造的车辆部件。
[0006] 在本发明的一个示例性实施方式中，铝合金可包含约8. Owt%至10. 5wt%的镁 (Mg)、约 I. 9wt%至 3. 4wt% 的娃（Si)、约 0· 4wt%至 2. Owt% 的铜（Cu)和余量的错（Al)。错 合金中Mg与Si的比例可为约3. 1至约4. 3。铝合金结构中可包括硅化镁（Mg2Si)初生晶体 颗粒。Mg2Si初生晶体颗粒的尺寸可为约2 μ m至约30 μ m。错合金结构中可包括Al-Cu-Mg 基金属间化合物颗粒。铝合金结构中可包括硅化镁（Mg2Si)初生晶体颗粒和Al-Cu-Mg基 金属间化合物颗粒二者。
[0007] 在本发明的另一示例性实施方式中，车辆部件可使用具有上述组成的铝合金通过 铸造和进行热处理而制造。热处理可在约200°C至约250°C的温度进行约1. 5小时至约4. 5 小时的时间段。
【附图说明】
[0008] 根据以下【具体实施方式】并结合附图，将更加清楚地理解本发明的上述和其它目 的、特征和优点，其中：
[0009] 图1示出根据本发明一个示例性实施方式的铝合金（左，开发的合金）和相关技 术的伪二元共晶合金（右，相关技术的实例）的微观结构的示例性显微图；
[0010] 图2为示出形成热裂的实例的示例性示意图；并且
[0011] 图3示出根据铜（Cu)含量变化由于电偶腐蚀引起的耐腐蚀性降低的示例性摄影 图像。
【具体实施方式】
[0012] 下文中，将对本发明的示例性实施方式进行详细地说明。但是，示例性实施方式仅 为示例说明性的，而不应解释为限制本发明，且本发明仅由下述权利要求的范围所限定。
[0013] 应理解，本文使用的术语"车辆"或"车辆的"或其它类似术语包括通常的机动车， 例如，包括多功能运动车（SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶 的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其 它代用燃料车（例如，来源于石油以外的资源的燃料）。如本文所提到的，混合动力车是具 有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
[0014] 本文使用的术语仅仅是为了说明【具体实施方式】的目的而不是意在限制本发明。如 本文所使用的，单数形式"一个、一种"和"该"也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指 明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语"包括"和/或"包含"是指存在所述特征、整 数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、 操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语"和/或"包括一个或多个相关所列 项目的任何和所有组合。
[0015] 除非特别说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语"约"理解为在本领域的 正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。"约"可以理解为在所述数值的10%、9%、 8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0· 5%、0· 1%、0· 05%或0· 01% 内。除非另外从上下文 清楚得到，本文提供的所有数值都由术语"约"修饰。
[0016] 下文中将参照【附图说明】本发明的示例性实施方式。本发明涉及可防止车辆铝部 件上生成白锈的高强度且高耐腐蚀性的轻铝合金的制备方法，以及高强度且高耐腐蚀性的 Al-Mg-Si-Cu 基合金。
[0017] 在本发明的一个实施方式中，铝合金可包括作为主要成分的铝（Al)、约8. Owt% 至 10. 5wt% 的镁（Mg)、约 I. 9wt%至 3. 4wt% 的娃（Si)、和约 0· 4wt%至 2. Owt% 的铜（Cu)。 此外，Mg与Si的比例可为约3. 1至约4. 3,以便产生和适当分布Al-Mg-Cu基金属间化合 物。因此,可确保铝合金的高强度和高耐腐蚀性。铝合金可包含约8. Owt%至10. 5wt%的 Mg、约I. 9wt%至3. 4wt%的Si、约0· 4wt%至2. Owt%的Cu和余量的Al。Mg与Si的比例 可为约3. 1至约4. 3。铝合金结构中可包括Mg2Si初生晶体颗粒。Mg2Si初生晶体颗粒的尺 寸可为约2 μ m至约30 μ m。
[0018] 在本发明的另一实施方式中，使用具有上述组成的的铝合金通过铸造和进行热处 理而制造车辆部件。热处理可在约200°C至约250°C的温度进行约1. 5小时至约4. 5小时 的时间段。
[0019] 本发明还提供铝合金，该铝合金可包括作为主要组分的A1、约8. Owt %至 10. 5wt%的Mg、约I. 9wt%至3. 4wt%的Si、和约0· 4wt%至2. Owt%的Cu,以便产生和适当 分布Al-Mg-Cu基金属间化合物，以便确保高强度/高耐腐蚀性。因此，可获得优于现有压 铸用ADC10/12合金的特性，例如，轻质（例如，减轻的重量）、高强度和高耐腐蚀性。
[0020] -些相关技术已报道了获得Al-Mg2Si伪二元共晶合金结构的方法，其通过抑制金 属间化合物的生成、将Mg与Si的比例限制为1. 98至2. 5以得到微观结构、并进行超声处 理，甚至通过添加 Mg、Si和Cu而进行。但是，对于这样的Al-Mg2Si或Al-Mg2Si含量较高的 伪二元共晶结构的合金，需要更多的加工条件来得到期望的伪二元共晶结构且因此质量偏 差增大。
[0021] 因此，本发明提供可用于普通铸造且进一步相比于现有的普通合金可具有提高的 强度、更低密度和更高耐腐蚀性的铝合金。铝合金可通过优化Mg与Si的比例以相当大量 的Al-Mg-Cu基金属间化合物和Mg 2Si初生晶体颗粒实施复杂微观结构而获得。
[0022] 图1示出对根据本发明一个示例性实施方式制备的合金的微观结构（左）和相关 技术的伪二元共晶结构（右）进行比较的示例性显微图。如图1所示，本发明的铝合金具 有复杂微观结构，其可包括作为主要增强相的Al-Mg-Cu基（白）金属间化合物和尺寸为约 2μπι至约30μπι的Mg 2Si初生晶体颗粒（黑）。同时，伪二元共晶结构中的共晶Mg2Si颗粒 细分于Al基质中。
[0023] 在一个实施方式中，本发明提供可包括作为主要成分的A1、约8. Owt %至约 10. 5wt %的Mg、约I. 9wt %至约3. 4wt %的Si和约0. 4wt %至约2. Owt %的Cu的铝合金。合 金中的Mg可为最重要的元素之一，其可决定作为合金主要特性的高强度（例如，提高的）、 高耐腐蚀性（例如，提高的）和低（例如，降低的）密度。此外，Mg的量可为约8. Owt%至 约10. 5wt%。当Mg的量为8. Owt%或更少时，由于Al-Mg-Cu基金属间化合物的可产生量 不足，尽管添加了 Si，也可能不会获得期望水平的Al-Mg-Cu基金属间化合物。因此，由于决 定高强度和高耐腐蚀性的Al-Mg-Cu基金属间化合物的量减少，所以可能不会获得这样的 期望的特性。当Mg的量为10. 5wt%或更大时，由于Al-Mg-Cu基金属间化合物粒径的增大 和热裂的产生，铸造能力和机械特性劣化。因此，Mg的量可为约8. Owt%至约10. 5wt%。
[0024] 就Si的量而言，当Si的量为I. 9wt%或更少时，可能不会充分地提高铸造能力。 同时，当Si的量为3. 4wt%或更大时，可能过度地生成Mg2Si颗粒代替作为主要增强颗粒的 Al-Mg-Cu基金属间化合物。结果，耐腐蚀性和强度可能下降。因此，为得到最佳的高强度且 高耐腐蚀性，需要根据Mg的含量调整Si的量并且Mg与Si的比例可在约3. 1至约4. 3的 范围内。
[0025] 与与Mg结合时，Cu可生成作为增强相的Al-Mg-Cu基金属间化合物。当Cu的量 为0. 4wt %或更少时，增强效应可能不足。当Cu的量为2. Owt %或更大时，可产生与Al基 质引起电偶腐蚀的其他金属间化合物，导致合金的耐腐蚀性降低。
[0026] 对包含各种Mg量的发明例和比较例进行了测试且表1中示出各自Al-Mg-Cu基金 属间化合物的生成量。
[0027] 表 1
[0028]
【主权项】
1. 一种铝合金，其包括： 约 8.Owt% 至 10. 5wt% 的镁（Mg); 约L9wt%至 3.4wt% 的娃（Si); 约0.4界1:(%至2.〇￥1:(%的铜（〇11);和余量的铝（Al)。
2. 根据权利要求1所述的铝合金，其中Mg与Si的比例为约3. 1至4. 3。
3. 根据权利要求1所述的铝合金，其中所述铝合金的结构包括硅化镁（Mg2Si)初生晶 体颗粒。
4. 根据权利要求3所述的铝合金，其中所述Mg2Si初生晶体颗粒的大小为约2ym至约 30um〇
5. 根据权利要求1所述的铝合金，其中所述铝合金的结构包括Al-Cu-Mg基金属间化合 物颗粒。
6. 根据权利要求1所述的铝合金，其中所述铝合金的结构包括Mg2Si初生晶体颗粒和 Al-Cu-Mg基金属间化合物颗粒二者。
7. -种使用根据权利要求1所述的铝合金通过铸造和进行热处理而制造的车辆部件。
8. 根据权利要求7所述的车辆部件，其中所述热处理在约200°C至约250°C的温度进行 约1. 5小时至约4. 5小时的时间段。
【专利摘要】本发明提供一种铝合金，其包括约8.0wt％至10.5wt％的镁(Mg)、约1.9wt％至3.4wt％的硅(Si)、约0.4wt％至2.0wt％的铜(Cu)和余量的Al。此外，使用该铝合金制造车辆部件。
【IPC分类】C22F1-047, C22C21-08
【公开号】CN104726752
【申请号】CN201410377910
【发明人】姜熙三, 洪訚智
【申请人】现代自动车株式会社
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年8月1日
【公告号】DE102014215182A1, US20150167136