專利名稱：一種壓鑄用高塑性鋁硅合金及其制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料領域，特別涉及一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，還涉及該高塑性鋁硅合金的制備方法。
背景技術：
鋁硅合金由于具有密度小、流動性好、比強度高等優點，廣泛用于航空航天、石化、汽車、機械、民用等領域，特別是航空、汽車領域使用鋁硅合金材料能夠實現交通工具的輕量化，從而提高燃油效率。現有壓鑄用鋁硅合金材料通常包括鋁、硅、鎂、鐵、銅、鋅等成分，由于合金中各元素的含量不同，因此各元素在合金中空間分布差異較大，導致各合金綜合性能不同，特別是力學性能上差異較大。·
現有壓鑄用鋁合金材料通常具有較好的抗拉強度和屈服強度，然而塑性較低，一般延伸率不大于3%，導致對鋁硅合金在一些需要高塑性鑄件的領域，特別是汽車結構件領域的應用受到限制。鋁合金壓鑄件制作過程中，合金液與模具產生粘附現象，鑄件頂出時，易變形，造成鑄件不合格，目前通常采用控制合金中鐵元素的含量在O. 6%左右來解決鑄件粘模問題，而鐵元素較高會嚴重影響材料的塑性。鋁硅合金的塑性不僅取決于合金的成分，更重要的是與鑄件中組織缺陷狀況有關，如孔洞、夾渣缺陷等。對于亞共晶的鋁硅合金來說，一方面由于存在較大的結晶溫度間隔，合金凝固過程中糊狀區較寬，很容易產生縮松缺陷，另一方面除氣凈化不完全，因此導致亞共晶合金鑄件中存在嚴重的孔洞缺陷，因此導致了現有鋁硅合金材料塑性不高。

發明內容
發明目的本發明的目的是提供一種強度高、塑性高、流動性能好、壓鑄件生產中易脫模的鋁硅合金及其制備方法。技術方案本發明提供的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅 7. 0-13. 0%,錳 O. 20-0. 40%,鎂 O. 20-0. 50%,鍶 O. 01-0. 15%,鐵 O. 15% 以下，銅 O. 10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。作為高塑性鋁硅合金的優選，該壓鑄用高塑性鋁硅合金包括以下重量百分比的組份硅 7. 5-9. 0%,錳 O. 25-0. 40%,鎂 O. 25-0. 40%,鍶 O. 05-0. 12%,鐵 O. 15% 以下，銅 O. 10% 以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。作為壓鑄用高塑性鋁硅合金的進一步優選，該高塑性鋁硅合金包括以下重量百分比的組份硅 7. 7-8. 5%,錳 O. 30-0. 40%,鎂 O. 25-0. 34%,鍶 O. 05-0. 10%,鐵 O. 15% 以下，銅O. 10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。作為壓鑄用高塑性鋁硅合金的更進一步優選，該高塑性鋁硅合金包括以下重量百分比的組份硅 8. 0-8. 5%,錳 O. 32-0. 38%,鎂 O. 28-0. 33%,鍶 O. 07-0. 09%,鐵 O. 15% 以下，銅O. 10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
作為壓鑄用高塑性鋁硅合金的最優選地，該高塑性鋁硅合金包括以下重量百分比的組份硅8. 3%,錳O. 35%,鎂O. 32%,鍶O. 08%,鐵O. 15%以下，銅O. 10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。作為壓鑄用高塑性鋁硅合金的另一種優選，該高塑性鋁硅合金包括以下重量百分比的組份硅 10. 0-11. 0%,錳 O. 32-0. 38%,鎂 O. 28-0. 33%,鍶 O. 04-0. 08%,鐵 O. 15% 以下，銅O. 10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。本發明還提供了一種上述高塑性鋁硅合金的制備方法，其特征在于包括以下步驟(I)將鋁錳合金、鋁和硅于熔煉爐內熔煉，得熔煉液； (2)以氬氣為載體將精煉劑粉噴入熔煉爐內對熔煉液一次精煉，扒渣，即得精煉液；(3)將精煉液中依次加入鋁鍶合金和鎂，并通入氬氣，二次精煉，靜置，得合金液；(4)合金液經過濾、澆鑄、冷卻，即得高塑性鋁硅合金。其中，步驟(I)中，一次熔煉溫度為780-800°C，熔煉時間可根據實際需求合理選擇，優選地，為2-3h。其中，步驟(2)中，所述精煉劑為無鈉精煉劑，一次精煉溫度為700-710°C，一次精煉時間為20-40min。其中，步驟(3)中，二次精煉溫度為680-710°C，二次精煉時間可根據實際需要合理選擇，優選地為10-15min ;靜置時間為20-40分鐘。其中，步驟(4)中，合金液可經過澆鑄系統中玻纖過濾網及陶瓷過濾等過濾裝置進一步凈化后燒鑄成招娃合金錠，從而使招娃合金使用更方便，燒鑄溫度為660-700 °C。有益效果本發明提供的鋁硅合金重量輕、質量好、強度高、塑性高，流動性能好，壓鑄產品時易脫模，制備工藝簡單、成本較低。該鋁硅合金純度高、質量好，鐵、銅、鋅作為該鋁合金中最有害的元素，導致鋁合金中富鐵相易長成粗大的針片狀，從而使鋁硅合金塑性降低，本發明通過嚴格控制鐵、銅、鋅的含量，從而提高了鋁硅合金的強度和塑性。該鋁硅合金中硅含量較高，使硅的結晶溫度能夠接近共晶點，從而可極大的減少合金中縮松缺陷的形成，顯著提高鑄件組織的致密度，從而進一步提高了合金的塑性。該鋁硅合金中鎂含量較低，鎂含量提高盡管可以提高鋁合金強度，然而卻會同時降低鋁硅合金的塑性，鎂含量過高時未固溶的Mg2Si相分布于晶界會對鋁合金的塑性造成較大影響。該鋁硅合金中錳含量較高，從而使合金壓鑄過程中脫模性能好，同時，錳元素還是一種能夠有效降低鐵、銅、鋅等雜質的中和元素，能夠有效改善富鐵相形貌，使針片狀的β -AlFeSi相轉變為對性能影響較小的漢字狀Al15 (FeMn) 3Si2，從而進一步提高了合金的強度和塑性。該鋁硅合金中鍶含量較高，有利于合金凈化熔體、去除雜質、細化枝晶組織、阻礙再結晶和晶粒長大、提高合金熱穩定性，使有害的粗大針狀、棒狀或片狀的β -FeAlSi相在鑄造時之間變為對合金熱加工性能及力學性能影響小的圓潤的團塊狀a -FeAlSi相，從而提高該鋁硅合金的強度和塑性；同時有利于改善壓鑄產品的脫模性能。
本發明提供的鋁硅合金的制備方法工藝簡單，操作簡便，成本低廉，通過噴粉精煉、氬氣排氫氣，過濾除渣，凈化了鋁硅合金的純度，減少了孔洞缺陷，使制備的鋁硅合金強度高、塑性高。通過本發明的制備方法可將該硅鋁合金制備成硅鋁合金錠，從而使運輸、使用更方便。
具體實施例方式根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。實施例I高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅13%，錳O. 40%,鎂O. 50%,鍶O. 01%，鐵O. 12%，銅O. 10%，鋅O. 07%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
其制備方法，包括以下步驟(I)將鋁錳合金、鋁和硅于熔煉爐內熔煉3h，至780°C，得熔煉液；(2)以氬氣為載體將無鈉精煉劑粉噴入熔煉爐內對熔煉液700°C —次精煉40min，扒渣，得精煉液；(3)將精煉液中依次加入鋁鍶合金和鎂，并通入氬氣于680°C二次精煉lOmin，靜置40min，得合金液；(4)合金液經在澆鑄道中裝置玻纖過濾網及陶瓷過濾系統進一步凈化、660°C澆鑄、冷卻，即得高塑性鋁硅合金錠。實施例2高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅9. 3%，錳O. 30%,鎂O. 40%,鍶O. 04%，鐵O. 12%，銅O. 03%，鋅O. 08%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法，包括以下步驟(I)將鋁錳合金、鋁和硅于熔煉爐內熔煉2h，至800°C，得熔煉液；(2)以氬氣為載體將無鈉精煉劑粉噴入熔煉爐內對熔煉液710°C —次精煉20min，扒渣，得精煉液；(3)將精煉液中依次加入鋁鍶合金和鎂，并通入氬氣在710°C二次精煉15min，靜置20min，得合金液；(4)合金液經在澆鑄道中裝置玻纖過濾網及陶瓷過濾系統進一步凈化、700°C澆鑄、冷卻，即得高塑性鋁硅合金錠。實施例3高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅9. 0%，錳O. 33%，鎂O. 38%，鍶O. 04%，鐵O. 12%，銅O. 01%，鋅O. 06%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例I。實施例4高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅8. 5%，錳O. 31%，鎂O. 35%，鍶O. 05%，鐵O. 13%，銅O. 07%，鋅O. 04%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例I。
實施例5高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅8. 38%，錳O. 24%，鎂O. 35%，鍶O. 055%，鐵O. 11%，銅O. 07%,鋅O. 09%,其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例I。實施例6高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅8. 29%，錳O. 38%，鎂O. 34%，鍶O. 06%，鐵O. 12%，銅O. 06%，鋅O. 05%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例I。實施例7·高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅8. 0%，錳O. 25%，鎂O. 33%，鍶O. 08%，鐵O. 10%，銅O. 05%，鋅O. 10%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例2。實施例8高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅8. 0%，錳O. 20%,鎂O. 306%,鍶O. 10%，鐵O. 13%，銅O. 04%，鋅O. 06%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例2。實施例9高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅7. 7%，錳O. 35%，鎂O. 25%，鍶12%，鐵O. 10%，銅O. 03%，鋅O. 03%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例2。實施例10高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅7. 5%，錳O. 35%，鎂O. 25%，鍶O. 12%，鐵O. 10%，銅O. 03%，鋅O. 03%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例2。實施例11高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅7. 0%，錳O. 20%,鎂O. 20%,鍶O. 15%，鐵O. 15%，銅O. 09%，鋅O. 08%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例2。實施例12高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅11. 0%，錳O. 38%，鎂O. 33%，鍶O. 08%，鐵O. 15%，銅O. 09%，鋅O. 08%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例I。實施例13高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅10. 0%，錳O. 32%，鎂O. 28%，鍶O. 04%，鐵O. 12%，銅O. 10%，鋅O. 07%，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。其制備方法同實施例I。實施例14對實施例I至13的高塑性鋁硅合金測定其抗拉強度、屈服強度和延伸率。測定儀器CMT4503萬能電子實驗機，結果見表I。
表I實施例I至11的合金性能
試樣延伸率δ 抗拉強度'屈服強度'y
/% Λ* ___/MPa__MPa
實施例 1 11.5 240.8198.9
實施例 2 11,7 244.6194.3
實_列 3 12.3 241.5190.8
‘矣施例 4 12.6 238.2189.6 實施例 5 13.2 235.5181.3實施例 6 13.7 234186.6 實施例 7 15 232.9182.3 實施例 8 15.1 230.7180.1 實施例 9 16.3 230.6178.8 實施例 10 16,4 229.2173.1 實肺1J 11 17.7 228.8174.4 實施例 12 14,7 238.8181.4 實施例 13 12.8 332.6176.1由測試結果可見，實施例I至13的鋁硅合金抗拉強度強，均在200MPa以上；屈服強度高，均在150MPa以上；塑性好、延伸率高，均在10%以上。同時，由結果可見，硅、鋁含量降低，鋁硅合金強度降低；而鍶含量升高，鎂含量降低，鋁硅合金塑性更好。
權利要求
1.一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，其特征在于包括以下重量百分比的組份硅7.0-13. 0%,錳 O. 20-0. 40%,鎂 O. 20-0. 50%,鍶 O. 01-0. 15%,鐵 O. 15% 以下，銅 O. 10% 以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
2.根據權利要求I所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，其特征在于包括以下重量百分比的組份硅 7. 5-9. 0%,錳 O. 25-0. 40%,鎂 O. 25-0. 40%,鍶 O. 05-0. 12%,鐵 O. 15% 以下，銅O.10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
3.根據權利要求I所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，其特征在于包括以下重量百分比的組份硅 7. 7-8. 5%,錳 O. 30-0. 40%,鎂 O. 25-0. 34%,鍶 O. 06-0. 10%,鐵 O. 15% 以下，銅O.10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
4.根據權利要求I所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，其特征在于包括以下重量百分比的組份硅 8. 0-8. 5%,錳 O. 32-0. 38%,鎂 O. 28-0. 33%,鍶 O. 07-0. 09%,鐵 O. 15% 以下，銅O.10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
5.根據權利要求I所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，其特征在于包括以下重量百分比的組份硅8. 3%,錳O. 35%,鎂O. 32%,鍶O. 08%,鐵O. 15%以下，銅O. 10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
6.根據權利要求I所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，其特征在于包括以下重量百分比的組份硅 10. 0-11. 0%,錳 O. 32-0. 38%,鎂 O. 28-0. 33%,鍶 O. 04-0. 08%,鐵 O. 15% 以下，銅O. 10%以下，鋅O. 10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。
7.一種壓鑄用高塑性鋁硅合金的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將鋁錳合金、鋁和硅于熔煉爐內熔煉，得熔煉液； (2)以氬氣為載體將精煉劑粉噴入熔煉爐內對熔煉液一次精煉，扒渣，即得精煉液； (3)將精煉液中依次加入鋁鍶合金和鎂，并通入氬氣，二次精煉，靜置，得合金液； (4)合金液經過濾、澆鑄、冷卻，即得。
8.根據權利要求7所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金的制備方法，其特征在于步驟(1)中，熔煉溫度為780-800°C。
9.根據權利要求7所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金的制備方法，其特征在于步驟(2)中，所述精煉劑為無鈉精煉劑，一次精煉溫度為700-710°C，一次精煉時間為20-40min。
10.根據權利要求7所述的一種壓鑄用高塑性鋁硅合金的制備方法，其特征在于步驟(3)中，二次精煉溫度為680-71(TC，靜置時間為20-40分鐘。
全文摘要
本發明提供了一種壓鑄用高塑性鋁硅合金，包括以下重量百分比的組份硅7.0-13.0%，鎂0.20-0.40%，錳0.20-0.50%，鍶0.01-0.15%，鐵0.15%以下，銅0.10%以下，鋅0.10%以下，其余為鋁，各組分質量百分比之和為100%。該鋁硅合金重量輕、質量好、強度高、塑性高，延伸率可大于10%，流動性能好，壓鑄件生產中易脫模，制備工藝簡單、成本較低。
文檔編號C22C21/02GK102899539SQ20121044090
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者許永明, 鄔寧 申請人:南京寧鐵有色合金科技開發有限公司