阅读说明：本技术 无需热处理强化的高强铸造铝合金及其制备方法 (High-strength cast aluminum alloy without heat treatment strengthening and preparation method thereof ) 是由 程帅 应辉 唐号然 杜燕军 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本申请公开一无需热处理强化的高强度铸造,其中所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金以下成分：8.0-13重量％的硅、最多0.4重量％的铁、2-4重量％的镁、2-4重量％的铜、0.3-0.8重量％的锰、1-3重量％的锌、0.01-0.07重量％的钛、最多0.02重量％的镍、最多0.2重量％的铅、0.1-0.3重量％的铬、其余为铝的铝合金,高压铸造而形成。(high strength casting without heat treatment strengthening, wherein the high strength casting aluminum alloy without heat treatment strengthening is formed by high pressure casting of 8.0 to 13 wt% silicon, up to 0.4 wt% iron, 2 to 4 wt% magnesium, 2 to 4 wt% copper, 0.3 to 0.8 wt% manganese, 1 to 3 wt% zinc, 0.01 to 0.07 wt% titanium, up to 0.02 wt% nickel, up to 0.2 wt% lead, 0.1 to 0.3 wt% chromium, and the balance aluminum.)

无需热处理强化的高强铸造铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一高强度铸造铝合金领域，尤其涉及一无需热处理强化的高强度铸造铝合 金。

背景技术

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，广泛的应用于航空航天， 汽车，能源，消费电子等行业。铸造铝合金部件是最为常见的铸件类型，具有轻量化，结构复杂，易回收等优点。

高强度的铸造铝合金用于生产形状复杂，壁厚较薄的***件，在压力铸造成型工艺 生产的铝合金部件中，特别是形状复杂，壁厚不均匀且整体壁厚较薄的产品中，铝合金材 料的流动性和凝固特性对产品的性能，价格等影响特别大。

而用于通讯行业的铝合金产品不适于通过热处理的方式提高铸造铝合金的强度，因为 采用此种方法制作高强度的铝合金势必会提高生产效率及降低生产成本。由此，只能由压 铸材料成型保证强度。

目前，为了实现高强度和高塑性部件的要求，特别是具有良好铸造流动性和延展性， 最为常用的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；

此外，除了对高强度的要求之外，高压铸造工艺生产的部件还需要具有良好的耐腐蚀 性能和疲劳性能，另外，高压铸造铝合金产品还需要具有良好的尺寸稳定性，以保证可装 配性能。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一无需热处理强化的高强度铸造铝合金，其中所述高强度 铸造铝合金适于被用于制作通讯铝合金器材，其中所述高强度铸造铝合金在铸态下具 有>260MPa的拉伸屈服极限Rp0.2，和同时>1.8％的断裂延伸率A，>380MPa的抗拉强度Rm，并且在浇筑状态下布氏硬度>110HB。

本发明的另一个目的在于提供一无需热处理强化的高强度铸造铝合金，其中所述高强 度铸造铝合金通过高压铸造，无需热处理强化，也能够满足通讯器材的强度要求。

本发明的另一个目的在于提供一无需热处理强化的高强度铸造铝合金，其中所述高强 度铸造铝合金通过高压铸造，无需热处理强化，也能够大幅提升延伸率稳定性，进而使得 通过所述高强度铸造铝合金制作的产品具有良好的塑性。

本发明的另一个目的在于提供一无需热处理强化的高强度铸造铝合金，由于所述高强 度铸造铝合金无需经过热处理步骤，因此，所述高强度铸造铝合金的制作成本较低。

本发明的另一个目的在于提供一无需热处理强化的高强度铸造铝合金，其中所述高强 度铸造铝合金具有良好的耐腐蚀性能和疲劳性能，另外，高压铸造铝合金产品还需要具有 良好的尺寸稳定性，以保证可装配性能。

本发明的另一个目的在于提供一无需热处理强化的高强度铸造铝合金，其中所述高强 度铸造铝合金具有良好的组织均匀性，特别是具有成分可控的均匀的微观组织，以确保良 好的可铸性和模具填充性能，以及良好的凝固特性。

为实现上述至少一个目的，本发明提供一无需热处理强化的高强度铸造铝合金，其按 照以下成分：

8.0-13重量％的硅；

最多0.4重量％的铁；

2-4重量％的镁；

2-4重量％的铜；

0.3-0.8重量％的锰；

1-3重量％的锌；

0.01-0.07重量％的钛；

最多0.02重量％的镍；

最多0.2重量％的铅；

0.1-0.3重量％的铬；

其余为铝的铝合金，经过高压铸造而形成。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括9.0-12.0重量％的 硅。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括最多0.3重量％的 铁。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括2.5-3.5重量％的 镁。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括2.5-3.5重量％的 镁。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括2.5-3.5重量％的 铜。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括0.4-0.7重量％的 锰。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括1.7-2.3重量％的 锌。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括0.04-0.06重量％ 的钛。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括最多0.01重量％ 的镍。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括最多0.1重量％的 铅。

根据本发明一实施例，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括0.15-0.25重量％ 的铬。

通过对随后的描述的理解，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，权利要求得以充分体 现。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。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。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

依本发明一较佳实施例的一无需热处理强化的高强度铸造铝合金将在以下被详细阐 述，其中所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金按照以下成分：8.0-13重量％的硅、最多 0.4重量％的铁、2-4重量％的镁、2-4重量％的铜、0.3-0.8重量％的锰、1-3重量％的锌、0.01-0.07 重量％的钛、最多0.02重量％的镍、最多0.2重量％的铅、0.1-0.3重量％的铬、其余为铝的 铝合金，经过高压铸造而形成。

在以上提到的所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金中，得益于微观组织的均匀性， 合金熔体的流动性和凝固补缩特性也大幅提升，特别适用于形状极其复杂，薄壁和厚壁集 中在一个部件的产品。比如通讯铝合金产品。

此外，在以上提到的所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金中，得益于微观组织的 均匀性，压力铸造产品的延伸率稳定性大幅提升，尺寸稳定性也得到相应的提高。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括9.0-12.0重量％的硅。当所述硅 含量控制在该区间范围内时，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金具有良好的流动性， 且凝固收缩率低，铸件热裂倾向极小。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括最多0.3重量％的铁。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括2.5-3.5重量％的镁。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括2.5-3.5重量％的镁。当所述镁 含量控制在该区间范围内时，可有效提高所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金制作形 成的产品强度，同时可对断裂伸长率进行调控。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括2.5-3.5重量％的铜。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括0.4-0.7重量％的锰。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括1.7-2.3重量％的锌。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括0.04-0.06重量％的钛。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括最多0.01重量％的镍。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括最多0.1重量％的铅。

优选地，所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金包括0.15-0.25重量％的铬。当所述 铬含量控制在该区间范围内时，能够细化合金的铸态组织，有效的提高产品的强度和塑性。

在以上提到的铸造铝合金中，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所述无需热处理 强化的高强度铸造铝合金制作的产品的机械性能影响很大，特别是能大幅提升断裂延伸率。

在以上提到的所述无需热处理强化的高强度铸造铝合金中，铁和锰的组合，可在不牺 牲延伸率的前提下，大幅改善压力铸造过程中铸件的粘膜倾向。通过添加最多0.3重量％的 铁和最多0.70重量％的锰，可避免形成粗大的片状AlFeSi相(对产品的塑性影响很大)， 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。

在以上提到的铸造铝合金中，钛和硼的组合，可大幅减小初生铝相的尺寸，提高铸造 铝合金的延伸率和抗拉极限强度。通过添加最多0.06重量％的钛和0.01-0.05重量％的硼， 可避免铝合金熔体在高压铸造设备的料筒中的粗大初生铝相的形成，大幅改善高压铸造产 品的组织均匀性。而且，还能提高铸造铝合金的流动性能和尺寸稳定性，减少因自然时效 导致的产品变形，提高成品率。

在下表中显示了所述新的铸造铝合金的机械性能和放置1个月后自然时效情况。

由此可见，本发明的所述无需热处理强化的高强度铸造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，上述描述及中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。