含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金及其制備方法，合金的各組分的重量百分比為Si 6.0％?12％，Ba 0.01％?2％，Ce 0.1％?1％，Mn 0.1％?0.6％，Ti 0.01％?0.04％，Mg 0.2％?0.4％，F(xiàn)e小于0.2％，余量為Al。Ba的加入可以改變Si相的形貌，Si相由層片狀變成纖維狀或者細小的顆粒狀，使共晶硅均勻的分布在α(Al)基體中，起到變質(zhì)作用，提高合金的塑性。Ce元素的加入，可以與Al和Ba結(jié)合，在基體中形成彌散分布的細小析出相，有效的釘扎位錯，使合金的強度提高。
【專利說明】
含頓和柿的高塑高強鑄造錯合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體設(shè)及一種含領(lǐng)和姉的高塑高強鑄造侶合金及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著對資源合理利用越來越重視，減少能源消耗越來越成為研究的重點。汽車的 輕量化研究越來越受到研究者的青睞，侶合金作為應(yīng)用最多的輕合金在汽車工業(yè)中將得到 更廣泛的應(yīng)用。在汽車的結(jié)構(gòu)件中，越來越多的部分用鑄造侶合金來代替。
[0003] 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對鑄造侶合金的性能要求也越來越高，但現(xiàn)在常用的鑄造 侶合金已經(jīng)滿足不了汽車工藝性能的要求，特別是塑性的要求，對于汽車結(jié)構(gòu)件來說， D.Watson在"Development of a super ductile diecast Al-Mg-Si alloy"總結(jié)出塑性要 達到15%才符合汽車結(jié)構(gòu)件的要求。Shouxun Ji等人于2015年在"Materials Sciencefe Engineering A"其月干UJi發(fā)表的('Development of a high strength Al-Mg2Si-Mg-Zn based alloy for hi曲 pressure die casting"提出了Al-2.86wt%Mg-4.95wt%Si合金 的抗拉強度340MPa，屈服強度170MPa，但延伸率只有6.9%。所W找到合適的方式在保持現(xiàn) 有強度的條件下提高塑性變成了鑄造侶合金重點研究的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供含領(lǐng)和欽的高塑高強鑄造侶合金，通過先 階段的實驗，影響合金塑性的因素有很多，其中比較重要的就是Si相在基體中的形貌。Ba的 加入可W改變Si相的形貌，Si相由層片狀變成纖維狀或者細小的顆粒狀，使共晶娃均勻的 分布在a(Al)基體中，起到變質(zhì)作用，提高合金的塑性。Ce元素的加入，可W與A1和Ba結(jié)合， 在基體中形成彌散分布的細小析出相，它們有效的釘扎位錯，使合金的強度提高。本發(fā)明的 目的之二在于提供所述侶合金的制備方法。
[0005] 本發(fā)明具體的技術(shù)方案如下：
[0006] 1、含領(lǐng)和姉的高塑高強鑄造侶合金，各組分按重量百分比為Si 6.0%-12%，Ba 0.01%-2%，Ce 0.1%-l%，Mn 0.1%-0.6%，Ti 0.01%-0.04%，Mg 0.2%-0.4%，F(xiàn)e小于 0.2%，余量為Al。
[0007] 優(yōu)選的，各組分百分比Si 6.2%，Ba 0.01%，Ce 0.15%，Mn 0.13%，Ti 0.014%， Mg 0.26%，F(xiàn)e 0.18%，余量為Al。
[000引優(yōu)選的，各組分百分比為Si 8.4%，Ba 0.10%，Ce 0.34%，Mn 0.39%，Ti 0.023%，Mg 0.31%，F(xiàn)e 0.15%，余量為Al。
[0009] 優(yōu)選的，各組分百分比為Si 10.5%，Ba 1.10%，Ce 0.57%，Mn 0.46%，Ti 0.031%，Mg 0.:34%，F(xiàn)e 0.16%，余量為Al。
[0010] 優(yōu)選的，各組分百分比為Si 11.8%，Ba 1.9%，Ce 0.95%，Mn 0.54%，Ti 0.040%，Mg 0.39%，F(xiàn)e 0.19%，余量為Al。
[0011] 2、含領(lǐng)和姉的高塑高強鑄造侶合金的制備方法:將工業(yè)純侶加熱至720~730°C， 再加入Al-Si中間合金和Al-Mn中間合金，然后繼續(xù)加熱至750°C后加入M-Ce中間合金，W 及Al-Ti中間合金，然后保溫并攬拌，待合金降溫到720°C，加入純領(lǐng)。完全溶解后混勻并精 煉30分鐘，最后通入氣氣除氣15分鐘，等溫度穩(wěn)定在720°C進行誘注。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0013] Ba的加入可W改變Si相的形貌，Si相由層片狀變成纖維狀或者細小的顆粒狀，使 共晶娃均勻的分布在a(Al)基體中，起到變質(zhì)作用，提高合金的塑性。Ce元素的加入，可W與 A1和Ba結(jié)合，在基體中形成彌散分布的細小析出相，它們有效的釘扎位錯，使合金的強度提 局。
[0014] 由于合金的制備性能好，在鑄態(tài)的情況下屈服強度可W達到150-180M化，抗拉強 度可W達到270MPa-350MPa，塑性可W達到4-8%。經(jīng)過熱處理(T6)，力學(xué)性能屈服強度可W 達到180-3001?日，抗拉強度可^達到2601?日-3501?日，塑性可^達到7-16%。
【附圖說明】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖：
[0016] 圖1為實施例1所述合金的金相圖；
[0017]圖2為實施例2所述合金的金相圖；
[0018]圖3為實施例3所述合金的金相圖；
[0019]圖4為實施例4所述合金的金相圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。實施例中未注明具體條 件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0021] 合金制備方法如下：將工業(yè)純侶加熱至720~730°C，再加入Al-Si中間合金和A1- Mn中間合金，然后繼續(xù)加熱至750°C后加入Al-Ce中間合金，W及Al-Ti中間合金，然后保溫 并攬拌，待合金降溫到720°C，加入純領(lǐng)。完全溶解后混勻并精煉30分鐘，最后通入氣氣除氣 15分鐘，等溫度穩(wěn)定在720°C進行誘注。
[0022] 各實施例合金成分如下表所示，成分含量用重量百分比表示，余量為A1。
[0023]
[0024] A^2.86wt %Mg-4.95wt % Si合金，室溫抗拉強度為340MPa，屈服強度為170MPa，延 伸率為6.9%。
[0025] 實施例1金相圖如圖1所示，室溫抗拉強度為274MPa，屈服強度為153MPa，延伸率為 3.8%，熱處理(T6)后，力學(xué)性能屈服強度可W達至lj263MPa，抗拉強度可W達到187MPa，塑性 可W達到7.1%。
[00%]實施例2金相圖如圖2所示，室溫抗拉強度為294MPa，屈服強度為185MPa，延伸率為 4.3%，熱處理(T6)后，力學(xué)性能屈服強度可W達到294MPa，抗拉強度可W達到215MPa，塑性 可W達到12.8%。
[0027]實施例3金相圖如圖1所示，室溫抗拉強度為343MPa，屈服強度為175MPa，延伸率為 7.7%，熱處理(T6)后，力學(xué)性能屈服強度可W達至lj345MPa，抗拉強度可W達至lj305MPa，塑性 可W達到15.3%。
[00%]實施例4相圖如圖4所示，室溫抗拉強度為265M化，屈服強度為152M化，延伸率為 4.2%，熱處理(T6)后，力學(xué)性能屈服強度可W達至lj260MPa，抗拉強度可W達到165MPa，塑性 可W達到8.5%。
[0029] 本發(fā)明制備的合金，塑性和強度較未變質(zhì)的都有明顯的提升，運是由于合金元素 Ba的加入可W改變Si相的形貌，Si相由層片狀變成纖維狀或者細小的顆粒狀，使共晶娃均 勻的分布在a(Al)基體中，起到變質(zhì)作用，提高合金的塑性。Ce元素的加入，可W與A1和Ba結(jié) 合，在基體中形成彌散分布的細小析出相，它們有效的釘扎位錯，使合金的強度提高。
[0030] 最后說明的是，W上優(yōu)選實施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通 過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可W在 形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1. 含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金，其特征在于，各組分百分比Si 6.0%-12%，Ba 0.01%-2%，Ce 0·1%-1%，Μη 0.1%-0.6%，Ti 0.01%-0.04%，Mg 0.2%-0.4%，F(xiàn)e小于 0.2%，余量為Al。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金，其特征在于，各組分百分比 為Si 6.2%，Ba 0.01%，Ce 0.15%，Mn 0.13%，Ti 0.014%，Mg 0.26%，F(xiàn)e 0.18%，余量 為Al〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金，其特征在于，各組分百分比 為Si 8.4%，Ba 0.1%，Ce 0.34%，Mn 0.39%，Ti 0.023%，Mg 0.31%，F(xiàn)e 0.15%，余量為 Al〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金，其特征在于，各組分百分比 為Si 10.5%，Ba l.l%，Ce 0.57%，Mn 0.46%，Ti 0.031%，Mg 0.34%，F(xiàn)e 0.16%，余量 為Al〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金，其特征在于，各組分百分比 為Si 11.8%，Ba 1.9%，Ce 0.95%，Mn 0.54%，Ti 0.040%，Mg 0.39%，F(xiàn)e 0.19%，余量 為Al〇6. 權(quán)利要求1-5任一項所述的含鋇和鈰的高塑高強鑄造鋁合金的制備方法，其特征在 于，具體步驟為:將工業(yè)純鋁加熱至720~730°C，再加入Al-Si中間合金和Al-Mn中間合金， 然后繼續(xù)加熱至750°C后加入Al-Ce中間合金，以及Al-Ti中間合金，然后保溫并攪拌，待合 金降溫到720°C，加入純鋇。完全溶解后混勻并精煉30分鐘，最后通入氬氣除氣15分鐘，等溫 度穩(wěn)定在720°C進行澆注。
【文檔編號】C22C1/03GK106048334SQ201610707962
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月23日
【發(fā)明人】張進, 鄭江, 朱琳
【申請人】重慶大學(xué)