本發(fā)明屬于合金，具體涉及一種具有高延伸率的鑄造鋁合金及制備方法。

背景技術(shù)：

1、伴隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展，大型一體化壓鑄蓬勃興起，即對(duì)汽車(chē)原先幾十至上百個(gè)零件進(jìn)行集成設(shè)計(jì)并通過(guò)大型壓鑄機(jī)一體化壓鑄成形為一個(gè)大型鑄件。一體化壓鑄件大大降低了制造成本，減輕了車(chē)身結(jié)構(gòu)重量，提升了汽車(chē)整體剛度，也讓汽車(chē)生產(chǎn)線和工藝得到了簡(jiǎn)化。傳統(tǒng)低壓鑄造鋁合金結(jié)構(gòu)件通過(guò)熱處理(高溫固溶+低溫時(shí)效)來(lái)實(shí)現(xiàn)性能要求。但一體化壓鑄件一方面尺寸太大，熱處理過(guò)程易引起變形翹曲，另外大型壓鑄件不可避免的內(nèi)部會(huì)凝結(jié)一定數(shù)量的氣泡，熱處理后形成表面鼓泡缺陷。雖然通過(guò)整形手段可以一定程度改善尺寸精度和缺陷，但也會(huì)造成廢品率的增加。因此，隨著一體化壓鑄興起而發(fā)展的免熱處理壓鑄鋁合金材料開(kāi)發(fā)就成了一體化壓鑄的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了保持大型一體化壓鑄合金的流動(dòng)性的要求，現(xiàn)有免熱處理合金主要以al-si合金體系為主，多數(shù)都采用了稀土添加或者第ⅳ-第ⅶ過(guò)渡元素(mo、zr、v、cr、ti、ni)中的一種或多種來(lái)提高合金的屈服強(qiáng)度，合金主要考察強(qiáng)度和延伸率指標(biāo)。

2、以減震器支座為代表的車(chē)用結(jié)構(gòu)件通常需要極高的延伸率，但是目前常用的鑄造鋁合金中既能夠滿足中等強(qiáng)度、高延伸率的性能要求，又不需要通過(guò)熱處理強(qiáng)化的合金不多。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利cn104630578a公布了一種高塑性鑄造鋁合金的制備方法，該方法添加了0.01～1.0％的re元素，經(jīng)過(guò)t6熱處理后延伸率達(dá)到了18％，但是稀土元素價(jià)格昂貴，增加了生產(chǎn)成本，且并無(wú)鑄態(tài)下的性能比較；中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利cn114438380a公開(kāi)了一種高韌性al-si鑄造鋁合金及其制備方法，其同樣通過(guò)稀土la+ce添加結(jié)合壓力鑄造得到了均勻致密的顯微組織，從而達(dá)到力學(xué)性能提升的效果。

3、大型一體化超大尺寸鑄件的發(fā)展給壓鑄工藝帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。由于充型、凝固條件的巨大差異，鑄件不同區(qū)域內(nèi)部質(zhì)量無(wú)法達(dá)到完全相同的水平，如大型一體壓鑄件近端、遠(yuǎn)端，易成形區(qū)域與難成形區(qū)域，渣包布設(shè)區(qū)與未設(shè)渣包遠(yuǎn)端等，鑄件內(nèi)部孔洞缺陷分布差異較大，進(jìn)而這些位置的性能尤其是延伸率差異較大；現(xiàn)有的合金在應(yīng)用過(guò)程中均面臨一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，即鑄件性能隨內(nèi)部質(zhì)量差異呈現(xiàn)出了較大地波動(dòng)性，且批次產(chǎn)品穩(wěn)定性也比較差。

4、因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種具有高延伸率的鑄造鋁合金及制備方法。

5、公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有高延伸率的鑄造鋁合金及制備方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一具體實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

3、具有高延伸率的鑄造鋁合金，其原料組成包括：si為6～10wt.％、mn為0.1～0.6wt.％、fe為0.15～0.6wt.％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

4、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，還包括v為0～0.3％。

5、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，鋁合金的原料組成包括：si為6.5～9％、mn為0.2～0.5％、fe為0.15～0.5％、v為0～0.2％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

6、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，鋁合金的原料組成包括：si為7～8％、mn為0.3～0.4％、fe為0.15～0.4％、v為0～0.15％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

7、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，具有高延伸率的鑄造鋁合金的制備方法，包括：

8、s1、原料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備原料，并預(yù)熱干燥備用；優(yōu)選的原料為純金屬、中間合金、對(duì)應(yīng)的金屬劑(錳劑、鐵劑等)或者回收來(lái)的鋁合金廢料等；

9、s2、合金熔化：將原料按順序加入熔煉爐中加熱熔化并攪拌均勻，得到合金熔體；

10、s3、精煉除雜：向合金熔體中施加保護(hù)氣體除氣精煉，再加入細(xì)化劑、變質(zhì)劑，后除去表面浮渣；

11、s4、重力鑄造：將步驟s3中處理好的熔體進(jìn)行重力澆鑄得到鋁合金鑄錠。優(yōu)選的，中間合金選自al-20si、al-10mn、al-10fe、al-5v。優(yōu)選的，原料添加順序和參數(shù)為：先將純al錠及al-si中間合金升溫至720～780℃，待完全熔化后，再加入al-mn、al-fe、al-v等中間合金，完全熔化后攪拌均勻，攪拌時(shí)間5～10min，然后靜置5～10min。優(yōu)選的，s4中重力澆鑄溫度為680～710℃，澆鑄模具為鋼模、銅模、水冷銅模、水冷鋼模中的一種或多種。

12、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，s1中預(yù)熱干燥為在100-500℃下充分烘干。

13、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，s3中保護(hù)氣選自氬氣、氦氣、氮?dú)?。?yōu)選的，除氣條件為溫度為740～760℃，除氣時(shí)間10～60min。

14、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，s3中細(xì)化劑為al-5ti-b或tcb。優(yōu)選的，細(xì)化劑添加量為0.15～0.4wt.％。

15、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，s3中變質(zhì)劑為al10sr中間合金。優(yōu)選的，變質(zhì)劑添加量為0.015～0.03wt.％。

16、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，合金原料熔化裝備為高溫箱式電阻爐或中頻感應(yīng)加熱爐，熔體保溫裝置為高溫箱式電阻爐，保溫溫度精確到±2℃。

17、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，除氣裝備為電機(jī)式石墨轉(zhuǎn)子除氣機(jī)，變頻調(diào)速，轉(zhuǎn)速范圍0～1000rpm。

18、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，至少在s1準(zhǔn)備階段(至少在s1階段同步實(shí)施或者在s1階段之前預(yù)先完成等)，還對(duì)所有與熔體直接接觸的工具、設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，并至少在與熔體接觸的表面涂布涂料。所有與熔體直接接觸的工具、設(shè)備表面均需預(yù)熱再均勻刷滿厚度約1～3mm涂料，預(yù)熱溫度200～400℃，涂料包括無(wú)鈉硅酸鹽涂料、陶瓷涂料、氮化硼及氮化硅涂料等。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有高延伸率的鑄造鋁合金及制備方法，添加的合金元素種類(lèi)少、輔元素含量低、價(jià)格可控性好；鑄態(tài)下具有十分優(yōu)異的延伸率、中等強(qiáng)度；可無(wú)需熱處理，鑄態(tài)下即可滿足零部件的性能需求，節(jié)約能源；對(duì)鑄錠內(nèi)部缺陷具有高包容度，大尺寸鑄件可實(shí)現(xiàn)各區(qū)域高韌。

技術(shù)特征：

1.一種具有高延伸率的鑄造鋁合金，其原料組成包括：si為6～10wt.％、mn為0.1～0.6wt.％、fe為0.15～0.6wt.％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金，其特征在于，還包括v為0～0.3％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的原料組成包括：si為6.5～9％、mn為0.2～0.5％、fe為0.15～0.5％、v為0～0.2％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的原料組成包括：si為7～8％、mn為0.3～0.4％、fe為0.15～0.4％、v為0～0.15％，余量為al和不可避免的雜質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金的制備方法，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，s1中所述預(yù)熱干燥為在100-500℃下充分烘干。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，s3中所述保護(hù)氣選自氬氣、氦氣、氮?dú)狻?/p>

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，s3中所述細(xì)化劑為al-5ti-b或tcb。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，s3中所述變質(zhì)劑為al10sr中間合金。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有高延伸率的鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，至少在s1準(zhǔn)備階段，還對(duì)所有與熔體直接接觸的工具、設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，并至少在與熔體接觸的表面涂布涂料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有高延伸率的鑄造鋁合金及制備方法，其中鋁合金，其原料組成包括：Si為6～10wt.％、Mn為0.1～0.6wt.％、Fe為0.15～0.6wt.％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明技術(shù)方案的合金添加的合金元素種類(lèi)少、輔元素含量低、價(jià)格可控性好；鑄態(tài)下具有十分優(yōu)異的延伸率、中等強(qiáng)度；可無(wú)需熱處理，鑄態(tài)下即可滿足零部件的性能需求，節(jié)約能源；對(duì)鑄錠內(nèi)部缺陷具有高包容度，大尺寸鑄件可實(shí)現(xiàn)各區(qū)域高韌。

技術(shù)研發(fā)人員：李俊,陳來(lái),周小軍,陳小村,李振宇,周威虎,閆炫杰,長(zhǎng)海博文,張波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：魏橋（蘇州）輕量化研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2