ZAlSi7Cu4合金材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種合金，具體來講是一種ZAlSi7Cu4合金材料，還涉及該合金材料 的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我廠分離機(jī)產(chǎn)品機(jī)蓋類零件一直選用的材料都是鑄造鋁合金ZALSI12 (ZL102)， 由于該材料是二元共晶合金，鑄造性能很好、但強(qiáng)度和硬度較低，在機(jī)加工、裝配及維修 過程中經(jīng)常變形和螺紋斷牙滑絲，為了保證達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求，我們擬對(duì)鋁合金材料鑄 造工藝進(jìn)行工藝研究，為提高鋁合金材料的強(qiáng)度和硬度，特意將材料改為三元亞共晶 ZALSI7⑶4(ZL107)，一般鋁合金鑄件都是采用熱處理固溶處理加時(shí)效的方式提高機(jī)械性 能，由于鋁合金的熱處理對(duì)設(shè)備要求太高，工裝和工藝復(fù)雜、工序時(shí)間長，成本較高，所以改 用提高鑄造工藝難度的方法提高鑄件的機(jī)械性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有鑄造鋁合金強(qiáng)度和硬度較低的實(shí)際情況，通過優(yōu)化合金組分和制 造方法來得到強(qiáng)度和硬度高的ZAlSi7Cu4合金材料。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案： 一種ZAlSi7Cu4合金材料，其特征在于：其成分按重量百分比為Si6. 5-7. 5%，Cu3. 5-4. 5%，Mg0? 15%，Ti0? 15%，Mn0? 5%，余量為鋁A1。
[0005] -種ZAlSi7Cu4合金材料的制造方法，包括以下步驟： (1) 熔化鋁、形成鋁液； (2) 鋁液中加入適量的Si和Cu進(jìn)行熔化，確保Si、Cu占鋁液的重量百分比分別為 Si彡7%、Cu=4% ;Cu及Si形成割裂基體的針條狀脆化物，Al3Cu、Al9Cu2Si2M粗大片狀硬而 脆； (3) 加入適量的Mn合金、Mg和Ti進(jìn)行熔化，確保Mn、Mg和Ti占鋁液的重量百分比分 別為Mn0-0. 5%，Mg0.15%，Ti0.15%;原料、坩堝、工具及熔煉工藝對(duì)材料的雜質(zhì)含鐵Fe量 有所增加，按Mn:Fe=0. 6-0. 83的比例加Mn形成AlSiMnFe將針狀鐵相轉(zhuǎn)化為漢字狀、魚骨 狀和花卉狀以消除Fe的有害作用；Mg和Si形成Mg2Si強(qiáng)化相、提高機(jī)械性能、Al和Ti形 成Al3Ti彌散的質(zhì)點(diǎn)對(duì)晶粒有細(xì)化作用、Al4Mg6Cu4Si^高合金機(jī)械性能及耐熱性。
[0006](4)用精煉劑和冰晶石進(jìn)行精煉處理，精煉溫度720±KTC，精煉劑和冰晶石占鋁 液的質(zhì)量百分比均為〇. 3-0. 5%; (5) 用變質(zhì)劑和冰晶石進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)溫度760±10°C，變質(zhì)劑占鋁液的重量百分 比為 〇? 7-1. 2% ; (6) 爐前試驗(yàn)、檢查鋁液的精煉和變質(zhì)效果；經(jīng)過精煉和變質(zhì)處理好的鋁水靜置10分 鐘后進(jìn)行澆注； (7) 澆注，90分鐘內(nèi)將合金鋁液澆注入模具中，合金鋁液溫度控制在680-750°C。
[0007] 該制造方法進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為： 步驟二中，Si和Cu分別以AlSi12和AlCu50加入； 步驟三中，Mn、Mg、Ti分別以AlMnl0、AlMgl0、AlTi510 加入； 步驟四中，精煉劑的型號(hào)為JDJL-1，冰晶石為Na3AlF6; 步驟五中，變質(zhì)劑由氟化鈉和氯化鈉組成，冰晶石為Na3AlF6，其中氟化鈉、氯化鈉和冰 晶石的重量百分比為40%、45%和15%。
[0008] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：提高鑄造鋁硅鑄態(tài)的強(qiáng)度和硬度、 減少加工變形量、保證鑄件結(jié)構(gòu)尺寸精度，具體力學(xué)參數(shù)請(qǐng)見下表。
[0009]表 1 力學(xué)性能（GB/T1173-1995);

【具體實(shí)施方式】
[0010] 一種ZAlSi7Cu4合金材料，其成分按重量百分比為Si6. 5-7. 5%，Cu3. 5-4. 5%， Mg0? 15%，Ti0? 15%，Mn0? 5%，余量為鋁A1。
， 一種ZAlSi7Cu4合金材料的制造方法，包括以下步驟： (1) 熔化鋁、形成鋁液； (2) 鋁液中加入適量的Si和Cu進(jìn)行熔化，確保Si、Cu占鋁液的重量百分比分別為 Si< 7%、Cu=4%，Si和Cu分別以AlSi12 和AlCu50 加入；
， (3)加入適量的Mn合金、Mg和Ti進(jìn)行熔化，確保Mn、Mg和Ti占鋁液的重量百分比分 別為Mn0-0? 5%,Mg0? 15%,Ti0? 15%，Mn、Mg、Ti分別以AlMnlO、AlMglO、AlTi510 加入；

， (4) 用精煉劑和冰晶石進(jìn)行精煉處理，精煉溫度720± 10°C，精煉劑和冰晶石占鋁液的 質(zhì)量百分比均為〇. 3-0. 5%，精煉劑的型號(hào)為JDJL-1，冰晶石為Na3AlF6; 表5為實(shí)施例中，加入的Mn、Mg和Ti占鋁液的重量百分比（wt%);
， (5) 用變質(zhì)劑和冰晶石進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)溫度760±10°C，變質(zhì)劑占鋁液的重量百分 比為0. 7-1. 2% ;變質(zhì)劑由氟化鈉和氯化鈉組成，冰晶石為Na3AlF6，其中氟化鈉、氯化鈉和冰 晶石的重量百分比為40%、45%和15% ; 表6為實(shí)施例中，加入的變質(zhì)劑占鋁液的重量百分比（wt%);
， (6) 爐前試驗(yàn)、檢查鋁液的精煉和變質(zhì)效果；經(jīng)過精煉和變質(zhì)處理好的鋁水靜置10分 鐘后進(jìn)行澆注； (7) 澆注，90分鐘內(nèi)將合金鋁液澆注入模具中，合金鋁液溫度控制在680-750°C。
[0012] 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種ZAlSi7Cu4合金材料，其特征在于：其成分按重量百分比為Si 6. 5-7. 5%，Cu 3. 5-4. 5%，Mg 0? 15%，Ti 0? 15%，Mn 0? 5%，余量為 Al。2. -種ZAlSi7Cu4合金材料的制造方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 熔化鋁、形成鋁液； (2) 鋁液中加入適量的Si和Cu進(jìn)行熔化，確保Si、Cu占鋁液的重量百分比分別為 Si 彡 7%、Cu=4% ; (3) 加入適量的Mn合金、Mg和Ti進(jìn)行熔化，確保Mn、Mg和Ti占鋁液的重量百分比分 別為 Mn 0-0? 5%, Mg 0? 15%, Ti 0? 15% ; (4) 用精煉劑和冰晶石進(jìn)行精煉處理，精煉溫度720± KTC，精煉劑和冰晶石占鋁液的 質(zhì)量百分比均為〇. 3-0. 5% ; (5) 用變質(zhì)劑和冰晶石進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)溫度760±10°C，變質(zhì)劑占鋁液的重量百分 比為 〇? 7-1. 2% ; (6) 爐前試驗(yàn)、檢查鋁液的精煉和變質(zhì)效果；經(jīng)過精煉和變質(zhì)處理好的鋁水靜置10分 鐘后進(jìn)行澆注； (7) 澆注，90分鐘內(nèi)將合金鋁液澆注入模具中，合金鋁液溫度控制在680-750°C。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于：步驟二中，Si和Cu分別以AlSi 12和 AlCu50 加入； 步驟（3)中，Mn、Mg、Ti 分別以 AlMnl0、AlMgl0、AlTi510 加入； 步驟（4)中，精煉劑的型號(hào)為JDJL-1，冰晶石為Na3AlF6 ; 步驟（5 )中，變質(zhì)劑由氟化鈉和氯化鈉組成，冰晶石為Na3AlF6，其中氟化鈉、氯化鈉和 冰晶石的重量百分比為40%、45%和15%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ZAlSi7Cu4合金材料，其成分按重量百分比為Si？6.5-7.5%，Cu？3.5-4.5%，Mg？0.15%，Ti？0.15%，Mn？0.5%，余量為Al；該合金材料強(qiáng)度高、硬度大，加工變形量小，鑄件結(jié)構(gòu)尺寸精度高。
【IPC分類】C22C1/02, C22C21/04, C22C1/06
【公開號(hào)】CN105088027
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510145844
【發(fā)明人】楊華強(qiáng), 寇佐
【申請(qǐng)人】南京中船綠洲機(jī)器有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日