一种压铸铝合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铝合金领域，尤其涉及一种压铸铝合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济建设的飞速发展，尤其是汽车、电子、机械等支柱行业近年来发生了 质的飞跃，对产品的轻质化，装饰性的要求日益强烈，特别在汽车行业，随着汽车轻量化市 场的发展，要求材料在铸态下具有较高的综合力学性能。铝合金由于其在这两方面的不俗 表现，愈发受到重视。而压铸铝合金鉴于其可实现复杂结构的一次成型，在低成本，工序的 简易性方面有很大的优势，使得压铸铝合金的应用极为普遍。
[0003] 现今市场上所使用的压铸铝合金绝大多数是以Al-Si合金为主，这类合金因结晶 温度间隔小、合金中硅相有很大的凝固潜热和较大的比热容、线收缩也比较小等特点，其铸 造性能一般比其他铝合金好，其充型能力较好，热裂、缩松倾向也比较小。但这类合金液存 在强度较低、切屑性能不够好、螺纹孔加工困难以及塑性与韧性差等缺点。
[0004] 如公开号为CN1831172A的中国专利公开了一种汽车轮毂用高冲击韧性铝硅 镁合金新材料，该合金各组分的质量百分比为：硅6-11%，镁0. 2-0. 6%，铜0. 02-0. %，钛 0. 05-0. 3%，锶0. 02-0. 05%，镧0. 02-0. 15%，铈0. 01-0. 1%，其余为铝。该专利虽然能提高铝 合金的冲击韧性，但由于其成分中除硅以外的其它合金元素含量极低，很难对合金起到强 化及晶粒细化作用，因此其合金的强度极低。
【发明内容】
[0005] 本发明为解决现有的压铸铝合金冲击韧性差的技术问题，提供一种冲击韧性好的 压铸铝合金及其制备方法。
[0006] 本发明提供了一种压铸铝合金，所述压铸铝合金的组成及各组成的重量百分比 为： Si 5. 0-8. 0 wt %, Mg 0· 5-3. Owt%， Ti 0. 15-0. 5wt%， Cu 0· 2-1. 5wt%， Re 0. 22-0. 55wt°/〇 Al 余量。
[0007] 本发明的压铸铝合金具有较高的强度性能，而且具有优良的塑性与韧性，同时还 具有优良的压铸性能与加工性能，能够满足航空、航天、汽车以及IT等领域应用。
[0008] 本发明还提供了一种压铸铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤： 51、 将铝锭、Al-Si中间合金锭、Al-Ti中间合金锭、Al-Cu中间合金锭和Al-Re中间合 金锭加入到坩埚内得到混合物，然后加热熔化得到熔化液； 52、 将镁锭加入熔化液中进行熔化，得到合金液； 53、 将步骤S2中得到的合金液进行浇铸成铝合金锭； 54、 将铝合金锭进行压铸形成压铸铝合金产品； 其中，以压铸铝合金的总重量为基准，所述Mg的含量为0.5-3. Owt%，Si的含量 为5. 0-8. 0 wt %，Ti的含量为0· 15-0. 5wt%，Cu的含量为（λ 2-L 5wt%，Re的含量为 0· 22-0. 55wt%，余量为 Al 锭。
[0009] 本发明的压铸铝合金的制备方法，熔炼过程中，Mg和Si的加入会形成Mg2Si强 化相，该相弥散分布于合金的晶内与晶界处，有效的强化了基体与晶界，从而使合金强度提 高。同时，加入的金属元素钛与稀土元素，不仅可以细化晶粒，提高合金的强度与塑性，同 时可以改善合金流动性，提高压铸铝合金的压铸性能。通过添加金属元素铜，与镁形成了 Mg2Cu相，弥散相细小分布在错基体中，可以阻碍再结晶晶粒的生长，有效的细化晶粒，提商 了合金塑性与韧性。添加金属元素铜，与钛形成了 Ti2Cu3相，分布晶界处，使合金拉伸时的 晶界滑移受到有效抑制，从而提升合金强度。
【具体实施方式】
[0010] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0011] 本发明提供了一种压铸铝合金，所述压铸铝合金的组成及各组成的重量百分比 为： Si 5. 0-8. 0 wt %, Mg 0· 5-3. Owt%， Ti 0. 15-0. 5wt%， Cu 0· 2-1. 5wt%， Re 0. 22-0. 55wt°/〇 Al 余量。
[0012] 根据本发明所提供的压铸铝合金，优选地，所述压铸铝合金的组成及各组成的重 量百分比为： Si 6. 0-7. 5 wt %, Mg 1. 0-2. 5wt°/〇, Ti 0. 2-0. 4wt%， Cu 0· 4-0. 8wt%， Re 0. 3-0. 5wt°/〇 Al 余量。
[0013] 根据本发明所提供的压铸铝合金，所述Re没有特别的限制，可以为本领域常用的 各种稀土元素，为了进一步提高铝合金的性能，优选为，所述Re为La、Ce、Sc和Y中的至少 一种。
[0014] 根据本发明所提供的压铸铝合金，由于各种原料及制备过程中不可避免的带有杂 质，所以本发明的压铸铝合金中还可以包括一定的杂质（Fe、Cu等)，但是为了不影响或者 尽量少影响压铸铝合金的性能，需要将杂质的含量控制在小于〇. 1%。将杂质的含量控制在 0. 1%以下的方法可以为本领域技术人员所公知的各种方法，如控制原料中杂质的含量，同 时在制备过程中使用不会影响压铸铝合金性能的材质的设备。如使Mg、Si、Ti、Cu和Re的 纯度都达到99. 7%以上，同时在制备过程中使用石墨坩埚熔炉等。
[0015] 本发明提供了一种压铸铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤： 51、 将铝锭、Al-Si中间合金锭、Al-Ti中间合金锭、Al-Cu中间合金锭和Al-Re中间合 金锭在坩埚内加热熔化得到熔化液； 52、 将镁锭加入熔化液中进行熔化，得到合金液； 53、 将步骤S2中得到的合金液进行精炼、除渣、浇铸成铝合金锭； 54、 将铝合金锭进行压铸形成压铸铝合金产品； 其中，以压铸铝合金的总重量为基准，所述Mg的含量为0.5-3. Owt%，Si的含量 为5. 0-8. 0 wt %，Ti的含量为0· 15-0. 5wt%，Cu的含量为（λ 2-L 5wt%，Re的含量为 0· 22-0. 55wt%，余量为 Al 锭。
[0016] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，优选地，所述Mg的含量为 L 0-2. 5wt%，Si 的含量为 6. 0-7. 5 wt %，Ti 的含量为 0· 2-0. 4wt%，Cu 的含量为 0· 4-0. 8wt%， Re的含量为0· 3-0. 5wt%，余量为Al锭。
[0017] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，优选地，所述Re为La、Ce、Sc和Y中 的至少一种。
[0018] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，步骤Sl中，与铝制成中间合金时， Al-Si中间合金锭中硅的质量含量为19. 5%，Al-Ti中间合金锭中钛的含量为4. 98%，Al-Cu 中间合金锭铜的质量含量为50. 39%，A1-Re中间合金锭中铼的质量含量为9. 81%，余量均为 错。
[0019] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，由于铝及铝合金在熔炼时极易吸气 和氧化，因此减少铝液中氧化夹杂的形成，提高铸造品质，优选地，在坩埚的内壁和步骤Sl 的混合物的表面都涂覆覆盖剂。所述覆盖剂可采用现有的用于铝合金制备的覆盖剂如覆盖 剂SY-LF1。所述覆盖剂的量没有限制，只要能覆盖住坩埚内壁和混合物的表面即可。
[0020] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，为了提高合金液的纯度，同时将合 金中残存的气体排出，优选地，所述方法还包括在压铸之前向步骤S2中得到的合金液中加 入精炼剂进行精炼。所述精炼的方法是将在700-720°C时将精炼剂分批压入合金液的液面 下，转动使精炼剂充分反应；所述精炼剂为六氯乙烷。具体步骤是：用钟罩将精炼剂六氯乙 烷分批压入熔液面下约2/3处，均匀缓慢做顺时针转动，待六氯乙烷充分反应，将熔液中的 夹杂、气体带出。加入精炼剂搅动的速度要缓慢，如果搅动的频率过大，六氯乙烷在铝液中 反应激烈，熔液不停地翻滚，熔液中的镁与氧大量接触，产生燃烧，这样就增加了烧损量，可 能造成镁量的急剧减少。六氯乙烷的用量与合金成分及原铸锭质量有关，也与Mg含量有 关，一般用量为合金液质量的〇. 5wt%-0. 7wt%。在电阻炉内熔化，精炼时间在IOmin以内。 当使用六氯乙烷充分精炼后，将钟罩取出，清理掉残留的氧化物，将熔液表面的夹杂物用打 渣勺捞出。
[0021] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，为了细化晶粒和改善组织，提高材 料性能，优选地，在精炼之前，向合金液中加入变质剂。所述变质剂可采用现有的用于铝合 金制备的变质剂，如变质剂K 2ZrF6。所述变质剂的含量为0. 8wt%-l. 5wt%。
[0022] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，优选地，所述方法还包括在步骤SI 之前，然后将所述坩埚预热到200-250°C。先将坩埚进行预热，可以使Al锭熔化更快，同时 更节约能源。
[0023] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，在步骤S2之前，对熔化液进行加热 到 720-750 °C。
[0024] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，所述步骤S2所述的熔化时间为 2_3h，温度为750-770°C。所述将镁锭加入熔化液中的方法为将镁锭压入熔化液下方，这样 镁锭可以充分熔化而不烧损。
[0025] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，优选地，所述浇铸的温度为 720-750 °C。 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，所述压铸的条件没有特别的限制，可以 为本领域常用的条件。本发明中，采用真空压铸，所述压铸的温度为680-750°C，模具温度为 200-300°C，料筒温度为 100_150°C。
[0026] 根据本发明所提供的压铸铝合金的制备方法，为了进一步提高铝合金的强度，所 述方法还包括将压铸铝合金产品进行热处理的步骤。所述热处理的温度为120_190°C，热处 理时间为4-12H。热处理不仅提高了铝合金的强度，同时也避免铝合金热处理时产生变形， 从而使铝合金不仅能