[发明专利]高强度压铸稀土铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种高强度压铸稀土铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金是以铝为基加入其他元素组成的合金，是结构工程中最常用的材料，具有比重小、传热性好、导电性好、环保、可回收循环利用等特点，被广泛应用于3C、汽车交通运输，家居、航空航天、化工和火箭等各个领域。

现有的压铸（铸造）铝合金中，铝-硅类合金占多数。这类合金的压铸性能优良，但机械性能较差，硬度较低，耐磨性较差，不能满足一些高强度、高韧性，耐腐蚀性产品的材质要求。采用普通压铸铝合金因机械性能低，无法进行热处理，无法满足要求，采用变形铝合金，如6061/6063等，成型成本高昂、效率低下。因此迫切需要研发一种新型压铸稀土铝合金来满足高强、耐磨、高硬产品的材质的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度压铸稀土铝合金及其制备方法，该铝合金具有高强度、高硬度、高耐磨性，耐腐蚀性能良好。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高强度压铸稀土铝合金，包括如下组分：

Si:6～10wt%，

Cu:0.5～1.5wt%，

Fe:0.4～0.8wt%，

Mn:0～0.50wt%，

Mg:1.0～3.0wt%，

Zn:1.5～2.5wt%，

Ti:0.05～0.15wt%，

C:0.001～0.05wt%，

LaCe:0.2～0.5wt%，

Y:0.1～0.3wt%，

余量为Al和不可避免的杂质。

优选地，Mg与Si的重量比在1.73以下。

优选地，Fe的含量为:0.4～0.7wt%。

一种高强度压铸稀土铝合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）将纯铝、纯镁、纯锌、铝铜合金、铝铁合金、铝硅合金、铝钛碳硼合金、铝锰、镁镧铈合金、镁钇合金预热至150～200℃；

（2）将经步骤（1）处理后的纯铝、纯镁、纯锌、铝铜合金、铝铁合金、铝硅合金、铝锰加入熔炉并全部熔化，熔化温度保证在740～760℃，充分搅拌均匀，搅拌时间为10～15min；

（3）在步骤（2）所获熔体中依次添加除渣剂和用于去除杂质气体的精炼剂；

（4）将步骤（3）所获熔体扒渣静置，让温度保持在700～730℃，而后加入经步骤（1）处理后的铝钛碳硼合金、镁镧铈合金、镁钇合金，充分搅拌并充分熔化后，通入氩气精炼10～20min，扒渣；所述铝钛碳硼合金包括铝钛碳硼细化剂，所述铝钛碳硼细化剂添加含量为熔体质量的0.05%；

（5）将步骤（4）所获熔体静置降温至680～700℃后，浇注成锭，获得所述高导热高导电的压铸稀土铝合金。

优选地，步骤（3）中所述的除渣剂和精炼剂的添加量均为步骤（2）所获熔体质量的0.5%。

优选地，所述的除渣剂成分包括硅酸盐；所述的精炼剂为无钠精炼剂，成分包括氯化镁或和氯化钾。

本合金系属于Al-Mg-Si-Cu合金系列，是一种高强压铸稀土铝合金系列，该系列合金主要合金元素为Si、Mg和Cu，其主要强化相为Mg₂Si。

本发明在合金中添加了铜，铝硅镁合金系中，添加铜，铜在组织中的存在形式不仅取决于铜含量，而且受镁、硅量的影响。当含铜量为0.5～1.5wt%时，Mg：Si＜1.08时，可形成W（Al₄CuMg₅Si₄）相，该相也是强化相。同时铜的加入，有利于提高合金的流动性，提高抗拉强度和硬度。

本发明在合金中添加了轻稀土元素0.2～0.5wt%的LaCe，除去合金中夹气夹杂，从而获得微观组织细化，合金熔体净化的高强度、高耐磨性稀土铝合金。同时除去铝合金中的氢、氧、硫、氮、氯等非金属杂质和钴、铜、镍等金属杂质以及氧化物夹渣，进一步提升合金材料的铸造性能；重稀土元素0.1～0.3wt%的Y，利用其固溶强化作用，在合金中生成固溶强化相，有利于提升合金的强度。

本发明添加含量为0.05wt%的优质变质细化剂AlTiCB，以获得Al₄C₃形核衬底，在固液界面前沿富集引起成分过冷，形成新的形核，进一步细化合金微观组织，晶粒变成细等轴晶粒，进一步提升合金产品的强度。