阅读说明：本技术 高强度压铸铝合金及其制备方法 (High-strength die-casting aluminum alloy and preparation method thereof ) 是由 于永乐 陈琦 杜燕军 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本申请公开高强度压铸铝合金及其制备方法,其中所述高强度压铸铝合金由7.0～8.0重量％的硅、最多0.25重量％的铁,0.55～0.65重量％的镁,3.0～4.0重量％的铜,0.4～0.5重量％的锰,9.0～10.0重量％的锌,0.08～0.15重量％的钛,0.04～0.07重量％的钒,最多0.05重量％的锶,最多0.1重量％的铅,其余为铝组成。(Disclosed are a high-strength die-cast aluminum alloy and a method for producing the same, wherein the high-strength die-cast aluminum alloy is composed of 7.0 to 8.0 wt% of silicon, 0.25 wt% or less of iron, 0.55 to 0.65 wt% of magnesium, 3.0 to 4.0 wt% of copper, 0.4 to 0.5 wt% of manganese, 9.0 to 10.0 wt% of zinc, 0.08 to 0.15 wt% of titanium, 0.04 to 0.07 wt% of vanadium, 0.05 wt% or less of strontium, 0.1 wt% or less of lead, and the balance of aluminum.)

高强度压铸铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一压铸铝合金领域，尤其涉及一种高强度压铸铝合金及其制备方法。

背景技术

如今铸造成型技术是金属材料零部件最为常用的成型方法之一，广泛用于目前各个行业。压铸铝合金部件是最为常见的铸件部件，其具有轻量化，结构复杂，易回收、成本低等优点。

现有技术中存在的铝合金，在用于制造形状复杂，壁厚不均且整体壁厚较薄的产品时，其铝合金的流动性和凝固性对产品的性能、外观等都有着巨大的影响。尤其是用于通讯行业的铝合金产品，其对铝合金产品的流动性和凝固性要求比较高。为此，在制作这类铝合金产品时，都需要用到热处理工艺，以提高铝合金产品的强度。

但是，采用热处理后的压铸铝合金具有一定的脆性，从而在铝合金产品整形时不良，进而影响成品的合格率。此外，采用热处理工艺对铝合金进一步进行处理时，增加了铝合金产品的制作工序。

例如，目前A380类型的压力铸造部件，铸态性能大约在160MPa左右的拉伸屈服极限强度Rp0.2和大于3.5％的断裂伸长率A，抗拉强度大于320Mpa，但无法满足目前的市场需求。

公开号为CN110735072A的专利公开一种铝合金，该铝合金合金体系依靠铜、镁、锌三种元素均衡配比，靠长时间的自然时效性达到材料性能，强化相主要为Mg₂Si、MgZn₂、Al₂Cu固溶强化及过剩相晶间强化，但过量的强化相在晶间产生脆性相，导致形成的材料偏脆。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高强度压铸铝合金及其制备方法，其中所述高强度压铸铝合金处于铸态时>250MPa的拉伸屈服极限Rp0.2，和同时>2.0％的断裂延伸率A，>360MPa的抗拉强度Rm，布氏硬度硬度>100HB，其能够用于制作结构复杂，后壁不均且整体壁厚较薄的通讯产品。

本发明的另一个目的在于提供一种高强度压铸铝合金及其制备方法，其中所述高强度压铸铝合金具有良好的组织均匀性，尤其是成分可控的均匀微观组织，以确保所述高强度压铸铝合金具有良好的可铸性、模具填充性能以及良好的凝固特性。

为实现本发明以上至少一个目的，本发明提供高强度压铸铝合金，其由以下元素组成：

7.0～8.0重量％的硅、最多0.25重量％的铁，0.55～0.65重量％的镁，3.0～4.0重量％的铜，0.4～0.5重量％的锰，9.0～10.0重量％的锌，0.08～0.15重量％的钛，0.04～0.07重量％的钒，最多0.05重量％的锶，最多0.1重量％的铅，其余为铝。

根据本发明一实施例，所述锰与铁的百分数比例2:1。

为实现上述至少一个目的，本发明提供一种高强度铸造铝合金制备的制备方法，所述高强度铸造铝合金制备方法包括以下步骤：

(1)将纯铝锭和硅放入熔炼设备中熔炼，并控制铝液温度控制在710～730℃；

(2)向铝液中加入铁、镁、铜、锰、锌、钛、钒、锶以及铅，其中7.0～8.0重量％的硅、最多0.25重量％的铁，0.55～0.65重量％的镁，3.0～4.0重量％的铜，0.4～0.5重量％的锰，9.0～10.0重量％的锌，0.08～0.15重量％的钛，0.04～0.07重量％的钒，最多0.05重量％的锶，最多0.1重量％的铅，其余为铝；

(3)铝液温度降低至720～730℃时，将铝合金专用稀土精炼剂压入进行精炼；和

(4)铝液温度710～720℃时进行变质处理，用钟罩将Al-Sr变质剂压入铝液以进行变质，然后将氮气通入铝液中除气预定时间，其中锶的重量百分比最多0.05。

根据本发明一实施例，在精炼过程中，上下搅拌至合金精炼充分，并静置预定时间，使夹杂物充分的上浮或者下沉，随后拔渣。

根据本发明一实施例，静置5～10分钟。

根据本发明一实施例，通入氮气的时间至少为10分钟。

根据本发明一实施例，Cu元素以Al-Cu中间合金形式加入，Si元素以单质3303硅形式加入，Mg元素以纯Mg锭形式加入，Mn元素是以Al-Mn中间合金形式加入，Ti元素以Al-Ti中间合金形式加入，Zn元素以纯Zn锭形式加入，V元素以V中间合金形式加入，Sr元素以Sr中间合金形式加入所述铝液。

根据本发明一实施例，在制作过程中，铝、硅、锰以及铁形成四元AlSiMnFe相。

根据本发明一实施例，四元AlSiMnFe相具有规则的多边形的颗粒。

通过对随后的描述和理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

具体实施方式

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

依本发明一较佳实施例的一高强度压铸铝合金，其中所述高强度压铸铝合金能够被用于制作结构复杂，后壁不均且整体壁厚较薄的通讯产品。

所述高强度压铸铝合金包括：7.0～8.0重量％的硅、最多0.25重量％的铁，0.55～0.65重量％的镁，3.0～4.0重量％的铜，0.4～0.5重量％的锰，9.0～10.0重量％的锌，0.08～0.15重量％的钛，0.04～0.07重量％的钒，最多0.05重量％的锶，最多0.1重量％的铅，其余为铝。

优选地，所述高强度铸造铝合金制备步骤如下：

(1)备料和炉子清理。根据合金成分比例备料，料备完炉子需要清洗干净，合金元素以纯金属或中间合金形式加入。优选地，Cu元素以Al-Cu中间合金形式加入，Si元素以单质3303硅形式加入，Mg元素以纯Mg锭形式加入，Mn元素是以Al-Mn中间合金形式加入，Ti元素以Al-Ti中间合金形式加入，Zn元素以纯Zn锭形式加入，V元素以V中间合金形式加入，Sr元素以Sr中间合金形式加入；

(2)熔化铝锭：纯铝锭表面清洁干净后，将纯铝锭和3303硅放入电阻坩埚内进行加热熔炼，铝液温度控制在710～730℃之间；

(3)铝液温度达到720～730℃时，向铝液中加入中间合金；等待铝液温度达到730～740℃时，将烘干后的Al-Cu中间合金、镁锭、锌锭、Al-V中间合金，Al-Ti中间合金加入到铝液中，铝液升温至740℃，保温15分钟，保证加入的中间合金全部熔化；

(4)精炼，具体地，铝液温度降低至720～730时，开始用钟罩将铝合金专用稀土精炼剂压入进行精炼，精炼过程中钟罩上下搅拌至合金精炼充分；静置预定时间，使夹杂物充分的上浮或者下沉，然后进行拔渣；优选地，静置5～10分钟。

(5)变质除气：铝液温度710～720℃时进行变质处理，用钟罩将Al-Sr变质剂压入铝液中进行变质，然后用碳棒接通氮气通入铝液中除气，除气至少10分钟，然后静置至少10分钟，静置后拔渣，去除表面氧化皮。

在不同的实施例中，制得的所述高强度压铸铝合金具有不同的性能，如下表1所示：

表1为不同实施例值得的所述高强度压铸铝合金在稳态下的性能

在以上提到的所述高强度压铸铝合金中，硅在高强度压铸铝合金中的份额为7.0～8.0重量％，该区间范围内的高强度压铸铝合金属于亚共晶铝合金，具有压铸后自然时效性和良好的流动性，且凝固收缩率低，铸件热裂倾向极小。

在以上提到的高强度压铸铝合金中，镁在高强度压铸铝合金中的份额为0.55～0.65重量％，镁能够增强合金的强度，因为铝硅合金中加入少量镁可以形成Mg₂Si相。

冷却时，Mg₂Si溶入α固溶体中可以使α固溶体的结晶点阵发生畸变，从而强化合金。超过0.7％镁含量，会生成过量的Mg₂Si强化相从而会成为脆性相，导致材料的生产过程中，脆性增强。

在以上提到的高强度压铸铝合金中，锌在高强度压铸铝合金中的份额为9.0～10.0重量％，锌在铝中的溶解度比较高，在铸造冷却凝固过程中不易于发生分解，可得到固溶强化，在相应的铸造条件下，该合金可以有淬火作用，不经过热处理就可使用，使得铸件的强度得到加强。锌过饱和的溶入α固溶体中，在时效过程中以弥散质点析出强化。

在以上提到的高强度压铸铝合金中，通过添加锶，可对共晶硅的形态进行变质处理，避免了粗大的片状硅相产生，形成细小的棒状共晶硅组织。变质过后的共晶硅对铸件产品的机械性能影响很大，特别是能大幅提升断裂延伸率。

在以上提到的高强度压铸铝合金中，钒和锰的组合，通过添加最多0.25重量％的铁和最多0.55重量％的锰，保证锰与铁的比例2:1可避免形成粗大的片状AlFeSi相(对产品的塑性影响很大)，同时使所形成的四元AlSiMnFe相具有规则的多边形状，粒度细小分布均匀，对塑性影响较小。再增加0.04～0.07重量％的钒，将多边形状的AlSiMnFe相球化成点状的化合物，从而提升材料的塑性。

与公开号CN110735072A的材料相比，本次调整材料依靠铜、锌强化材料，主要强化为Zn及Al2Cu的固溶强化再增加适当的钒减少自然时效时间，再降低镁含量，降低材料的脆性，便于在压铸生产过程中不出现热裂及脱模顶出开裂情况。

在表2的实施例中显示了所述新的高强度压铸铝合金的机械性能和放置1个月后自然时效情况。

表2、机械性能及放置1个月自然时效情况

根据本发明的高强度压铸铝合金特别适用于制造高强度部件，特别是目前市面上要求的高强低韧手机中板。

本领域的技术人员应理解，上述描述所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。