專利名稱：高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金的制作方法
技術領域：
本發明涉一種招合金材料，尤其是涉及一種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金。
背景技術：
Al-Si系合金的流動性好、鑄件致密、不易產生鑄造裂紋，具有良好的鑄造性能、抗蝕性能和中等的切削加工性能，但是簡單的二元Al-Si合金強度、硬度、韌性一般。鋁合金的強化方法一般包括加工硬化、固溶強化、第二相強化、晶界強化和復合強化等。其中，提高鑄造鋁合金的強韌性的具體途徑是熔體處理(變質、熔體的凈化和純化、晶粒細化)、合金化以及熱處理等。Al-Si合金中加入Mg元素以后組織中出現Mg2Si強化相，Al-Si-Mg合金中加入Cu元素后，在一定范圍內，隨著Cu含量的提高，其強度顯著增加，延伸率不斷下降，合 金的熱強性也不斷增加。隨著近年來航天航空工業和汽車工業的迅速發展，人們對鑄件的可靠性等要求越來越高，同時對合金綜合性能和特種性能的要求也不斷提高，常規的鋁合金已經不能滿足一些交通、航天等領域對材料的要求，所以開發高性能鋁合金成為迫切需要。

發明內容
發明目的
本發明通過熔煉、熔體凈化、合金化、晶粒細化、變質工藝提供一種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金及其制備方法，制成的鑄態合金具有良好的鑄造性能、較高的延伸率以及良好的切削性能。技術方案
一種高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述質量百分比的原料制備而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, Zr O. 15-0. 25%,余量為Al。所述合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。優點效果
本發明的技術效果是通過熔煉、熔體凈化、合金化、晶粒細化、變質綜合處理工藝，能顯著凈化熔體，減少吸氣量和雜質含量；細化初生α-Al，共晶組織由粗大的針片狀變為細小的珊瑚狀，合金內部形成強化相有Mg2Si、Al2Cu等。本合金在金屬型重力鑄造條件下，其室溫抗拉強度大于220Mpa,伸長率大于4. 1%,布氏硬度大于85HB,本合金還具有良好的機械性能及流動性能，合金的綜合性能得到顯著提高。
具體實施例方式 本發明涉及一種高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述質量百分比的原料制備而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, ZrO. 15-0. 25%，余量為 Al。所述合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。本發明所述的高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，采用常規鋁合金熔煉工藝，在Al-Si合金中加入合金強化元素Cu、Mg，晶粒細化元素Zr，變質元素Sr。其中最佳配比為Si6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%,Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, Zr O. 15-0. 25%，余量為 Al。所用覆蓋劑為KCl和NaCl混合物(質量比為I :1)，加入量為1% (合金總質量的1%);精煉劑為3/4C2Cl6+l/4Na2SiF6的混合物，加入量O. 6%，Na2SiF6使用前要烘干。熔煉前將鐘罩、撇渣勺、等熔煉工具和坩堝內壁清理干凈，并預熱噴刷涂料。石墨坩堝所用涂料配比(質量比)為滑石粉(90%)、水玻璃(10%)、余量水。熔煉金屬工具涂料配比(質量比)為氧化鋅(25 30%)、水玻璃(3 5%)、余量水。本發明所涉及的高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其熔煉工藝為將坩堝預熱至暗 紅色，先將純鋁錠放入坩堝中，待純鋁熔化后，將預熱至300°C左右的Al-Si中間合金壓入熔體中，等熔體溫度到達720°C后，再將預熱后的Al-CiuAl-Zr中間合金壓入熔體中。15min后用鐘罩將純鎂(鋁箔包裹)加入熔體中，并輕輕攪拌。保溫一段時間，在熔體溫度達到730°C時，加入精煉劑總量的2/3進行第一次精煉，精煉過程中要緩緩攪動鐘罩(不要刮碰坩堝內壁及底部)，精煉完成后在加入變質劑中間合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆蓋齊[J。保溫20min后扒渣，再加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋劑。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。下面結合具體的實施例對本發明做進一步的說明
合金熔煉在7. 5KW坩堝式電阻爐中進行。實施例I
熔煉所用材料:高純Al (99. 99%)、工業純Mg (99. 9%)、中間合金Al-26Si、A1-50CU、Al-5Zr、Al-IOSr、分析純 NaCl、分析純 KCl、分析純 Na2SiF6、C2Cl60原材料配比(重量百分比)Si6. 5%, Cu I. 0%, Mg O. 4%, Sr O. 035%, Zr O. 15%，余量為Al。按上述成分配制合金，先把高純鋁放入石墨坩堝中，熔煉溫度設定720°C，待高純鋁完全熔化后加入Al-26Si中間合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金屬完全熔化后，用鐘罩將工業純鎂(用鋁箔包裹)壓入合金液中，保溫5min，在730°C時第一次加入精煉劑，用量為總量的2/3，精煉完成后加入變質劑中間合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆蓋齊U。保溫20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋齊U。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。細化劑Al_5Zr加入量為合金量的O. 15%，變質劑Al-IOSr加入量為O. 035%，精煉劑加入量為合金量的O. 6%。本合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于85HB。實施例2
熔煉所用材料和設備與實施例I相同。合金成分原材料配比(重量百分比)Si 7%，Cu 1.2%，Mg O. 5%，Sr O. 04%, ZrO. 2%，余量為Al。
按上述成分配制合金，先把高純鋁放入石墨坩堝中，熔煉溫度設定720°C，待高純鋁完全熔化后加入Al-26Si中間合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金屬完全熔化后，用鐘罩將工業純鎂(用鋁箔包裹)壓入合金液中，保溫5min，在730°C時第一次加入精煉劑，用量為總量的2/3，精煉完成后加入變質劑Al-IOSr中間合金并在液面上撒入1/2的覆蓋齊U。保溫20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋齊U。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。細化劑Al_5Zr加入量為合金量的O. 2%，變質劑Al-IOSr加入量為O. 04%,精煉劑加入量為合金量的O. 6%。本合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于 85HB。實施例3
熔煉所用材料和設備與實施例I相同。 合金成分原材料配比(重量百分比)=Si 7. 5%，Cu I. 5%，Mg O. 6%，Sr O. 045%, Zr
O.25%，余量為Al。按上述成分配制合金，先把高純鋁放入石墨坩堝中，熔煉溫度設定720°C，待高純鋁完全熔化后加入Al-26Si中間合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金屬完全熔化后，用鐘罩將工業純鎂(用鋁箔包裹)壓入合金液中，保溫5min，在730°C時第一次加入精煉劑，用量為總量的2/3，精煉完成后加入變質劑中間合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆蓋齊U。保溫20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精煉劑，隨后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆蓋齊U。降溫到720°C，靜置15min后澆注。澆注金屬型模具溫度為200°C。細化劑Al_5Zr加入量為合金量的O. 25%，變質劑Al-IOSr加入量為O. 045%，精煉劑加入量為合金量的O. 6%。本合金在金屬型重力鑄造條件下抗拉強度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于
8Mffi。
權利要求
1.一種高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述質量百分比的原料制備而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, ZrO.15-0. 25%，余量為 Al。
2.根據權利要求I所述的高性能鑄造亞共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金在金屬型重力鑄造條件下，室溫抗拉強度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。
全文摘要
本發明涉及一種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金，所述高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金包括下述質量百分比的原料Si6.5-7.5%，Cu1.0-1.5%，Mg0.4-0.6%，Sr0.035-0.045%，Zr0.15-0.25%，余量為Al。本發明這種高性能鑄造亞共晶Al-Si-Cu-Mg合金在一定的熔煉、熔體凈化、合金化、晶粒細化、變質工藝條件下具有較高的強度和良好的韌性。在金屬型重力鑄造條件下，本合金室溫抗拉強度大于220Mpa，延伸率大于4.1%，布氏硬度大于85HB，適用于生產大型薄壁以及需承受高負荷的鋁合金鑄件。
文檔編號C22C21/04GK102952975SQ20121043228
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者李潤霞, 于寶義, 焦文祝, 吳雪峰, 楊葉 申請人:沈陽工業大學