[发明专利]一种高强度易切削铝合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度易切削铝合金。

背景技术

传统的易切削铝合金是在2XXX和6XXX系合金的基础上加入少量的Pb和Bi制成。如在201 1合金中含有0.5％Pb和0.5％Bi，这些合金元素在铝合金中形成低熔点共晶相，加工过程中产生的热量即可以使这些共晶相半熔，从而在加工工具/加工件界面形成细小的碎屑，达到加工件的可加工性；而在6XXX合金中，如在6061的基础上也加入了同样含量的Pb和Bi，即6262合金，与2011相比则提高了合金的耐腐蚀性，可加工性，可悍性和阳极响应。但是随着人们对环境问题的关注，含铅铝合金的加工废料、旧部件的回收等成为其在汽车上应用的一大障碍，国外已经颁布法令，2006年年底前主要工业国家将禁止人为加铅易切削铝合金的生产和使用，使得含铅易加工铝合金在使用方面受到更大限制。

从二十世纪九十年代开始一些发达国家的铝业公司开始研究无铅易加工铝合金，研究者们研究采用其它合金元素来替代铝合金中的铅。这些替代元素包括：Si，Mn，Fe以及Ni等。Kaiser markets采用Sn来替代6262中的Pb，设计了其内部牌号为KA62合金，与6262合金相比，该合金的物理性能和加工性能为B级。Reynolds则采用In和Sn替代6262合金中的Pb和Bi，这些合金元素在铝合金中形成了人们所期望的低熔点共晶相，且加工性能比6262有所提高。Kobe Steel公司则主要采用调整传统合金元素，尤其是：Si，Mn，Fe以及Ni的含量来提高加工性能，研究结果表明，合金的Si含量降低可以提高合金的加工性能，并在此基础上变化2017和6061的Si含量分别设计了KE2和KE6。Reynolds金属公司研究了添加Ti和In取代AA6262合金中的Bi和Pb，得到了加工性能和AA6262相当的合金材料，随后公司又研究加入Bi和In来代替Pb，并在2001年申请了美国专利。

发明内容

本发明的目的是提供一种不含铅的具有优异切削加工性，良好的机械加工性，高强度耐腐蚀的一种高强度易切削铝合金。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种高强度易切削铝合金，其特征在于其合金为铝基合金，含合金元素铋，锡，铜，硅和铬和其它不可避免的杂质元素。

本发明的一种高强度易切削铝合金，其特征在于其合金重量百分比组成为Si：0.2％-1.0％；Cu：0.10％-0.60％；Mg：0.6％-1.5％；Sn：0.2％-1.0％；Bi：0.2％-1.0％；Cr：0.02％-0.2％；Zn：≤0.25％；Mn：≤0.15％；Ti：≤0.08％，余量为铝，其它杂质元素总和小于0.13％。

本发明的一种高强度易切削铝合金，其特征在于其合金的重量百分比组成为：Si：0.5％-0.75％；Cu：0.15％-0.45％；Mg：0.6％-1.3％；Sn：0.3％-0.9％；Bi：0.3％-0.9％；Cr：0.05％-0.2％；Zn：≤0.25％；Mn：≤0.15％；Ti：≤0.08％，余量为铝，其它杂质元素总和小于0.13％。

本发明的一种高强度易切削铝合金，其特征在于其合金采用半连续铸造的方法制备出铝合金挤压锭坯，经520-540℃均匀化处理10-16小时后，进行热挤压，挤压后的合金进行T6强化处理，以提高合金的最终强度。

本发明的高强度易切削铝合金，材料是铝基合金，以铋，锡，铜，硅和铬为主要合金元素，和其它不可避免的杂质元素。其基本组成为：Si：0.2-1.0％；Cu：0.10-0.60％；Mg：0.6-1.5％；Sn：0.2-1.0％；Bi：0.2-1.0％；Cr：0.02-0.2％；Zn：≤0.25％；Mn：≤0.15％；Ti：≤0.08％，余量为铝，其它杂质元素总和小于0.13％。

在优选的基础上，这种合金的基本组成为：Si：0.5-0.75％；Cu：0.15-0.45％；Mg：0.6-1.3％；Sn：0.3-0.9％；Bi：0.3-0.9％；Cr：0.05-0.2％；Zn：≤0.25％；Mn：≤0.15％；Ti：≤0.08％，余量为铝，其它杂质元素总和小于0.13％。

合金中添加Mg和Si可以形成Mg₂Si，是合金的主要强化相。

Sn可以提高合金的加工性能，促进人工时效，但是单独添加Sn会降低合金的抗冲击性，且在有高温制动油存在的条件下，使合金的抗腐蚀性能变差，因此一般同其它低熔点合金一起加入合金中。