[发明专利]一种自然去应力压铸铝合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝硅铜合金材料，具体涉及一种自然去应力压铸铝合金材料及其制备方法。

背景技术

汽车气制动阀阀体及活塞、变速箱换档阀阀体、离合器壳体等压铸件通常采用ZL112Y铝硅铜压铸合金制造，尽管具有比较好的铸造性能以及高的力学性能，但无法满足这些产品的铸件不经人工时效处理就有较高硬度加工不粘刀而获得较好的表面粗糙度以及铸态尺寸稳定不变形、承受高气密性等要求。

发明内容

为克服上述存在的问题，本发明的目的是发明一种高性能铝合金，不仅要保证压铸件不经人工时效处理，铸态就有较高的硬度，加工时不粘刀、获得较好的表面粗糙度，加工后能保证尺寸稳定及缸孔的形位公差；同时保证金属组织致密能承受较高气压且无渗漏。其力学性能达到压铸状态试样室温下抗拉强度σ_b≥320MPa，断后伸长率δ(L₀＝50)≥3.5％，布氏硬度≥95HB(5/250/30)。

本发明提供了一种自然去应力压铸铝合金，其特征是：该合金组分包括质量分数为7.5％～9.0％的硅，3.0％～3.5％的铜，0.15％～0.2％的镁，0.2％～0.4％的锰，1.5％～2.0％的锌，该合金中杂质铁的质量分数≤1.0％，杂质锡的质量分数≤0.05％。本合金采用一次性熔炼的方法即按化学成分要求将各种化学元素材料称量配置后，依次从低熔点到高熔点金属块顺序放入中频感应电炉中进行熔化，利用中频感应电炉在金属熔化过程中时合金液自身翻滚以及达到熔化工艺要求温度后进行除气打渣使合金元素完全均匀化。熔制后的合金液直接转入压铸机旁的保温炉中供压铸生产使用，省去第二次熔化的过程。本发明制成的合金材料相对于现有技术提供的铝合金具有压铸充型流动性好、材料抗拉强度高和硬度高、铸件不需要人工时效处理，存放36小时后能自然去除应力，保证加工后的尺寸、形位公差稳定。

具体实施方式

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

该合金组分包括质量分数为7.5％～9.0％的硅，3.0％～3.5％的铜，0.15％～0.2％的镁，0.2％～0.4％的锰，1.5％～2.0％的锌；该合金中杂质铁的质量分数≤1.0％，杂质锡的质量分数≤0.05％。其中各组分含量及对合金性能影响如下：硅元素(Si)对合金性能的影响

Si是本项目合金的主要成分，含量为7.5％～9.0％，属亚共晶铝合金类。它不但能使合金有较好的流动性，同时对Al基体有强化作用，提高抗拉强度和硬度。7.5％～9.0％的Si含量能减少集中收缩和吸气现象，具有较好的气密性能和抗热裂性。

铜元素(Cu)对合金性能的影响

Cu在本项目中是一种重要合金元素，对Al基体有显著的强化作用，提高合金抗拉强度、硬度和高温蠕变性能，还能提高合金流动性、加工切削性能。但Cu能固溶于铝基α-固溶体中的质量百分比不大，其余会以颗粒状化合物存在，产生凝固应力；同时，Cu的化学电位高于Al，易产生晶间腐蚀和腐蚀应力，因此Cu元素的质量分数必须控制在较合适的范围。本项目Cu元素的质量分数在3.0％～3.5％，能避免产生凝固应力和腐蚀应力的趋势。

镁元素(Mg)对合金性能的影响

当铝合金的温度在500℃～530℃时，Mg在铝基α-固溶体的溶解度一般为0.3％～0.4％。本项目合金质量分数为0.15％～0.30％可全部溶解于α-固溶体中。它在本项目合金中除了对Al基体有较小的强化作用外，主要是提高合金硬度、切削性能，不易粘刀减少刀具磨损，提高加工表面粗糙度。

锰元素(Mn)对合金性能的影响

锰有消除炉料中铁元素的有害作用，锰在Al-Si合金中形成Al₁₀Mn₂、Al₈Mn相，使Al-Si合金中形成Al₉Fe₂Si₂相中的Fe分离出来，溶解于Al₁₀Mn₂、Al₈Mn相，消除铁的有害作用。

当铁的含量超过0.4％时，锰的加入量为含铁的50％。我们采用耐火材料打结炉衬的中频感应电炉熔化和耐火材料打结炉衬的保温电炉保温，因此，铁元素主要来自炉料。经检测，各种炉料Fe的质量总分数在0.6％左右，因此本项目合金中锰元素质量分数取0.2％～0.4％。

锌元素(Zn)对合金性能的影响