[发明专利]用于由轻质金属合金制成的铸件的激冷区微观结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2014年10月24日的美国临时申请号62/068219的权益。上面引用申请的全部公开通过引用并入此文。

技术领域

本公开涉及铸造轻质金属合金，例如铝和/或镁合金的方法，其中部件设计有利于形成一个激冷区微观结构(achillzonemicrostructure)，从而获得具有更高的强度和更高的延展性的铸造轻质金属合金部件。

背景技术

本部分提供了涉及本公开内容的不一定是现有技术的背景信息。

轻质金属组件在制造车辆，特别是汽车时已经变得越来越普遍，其中在燃料效率和性能上的持续改进是所希望的。对于这样的汽车应用，轻质金属组件通常由铝、镁及其合金构成。这样的轻质金属可以形成能够承载的组件，并且需要强和硬而具有良好的强度和延展性（例如伸长率）。高强度和延展性对于车辆（例如汽车）的安全性要求和耐久性尤其重要。

用于车辆的结构组件的一种示例性的轻质金属合金是含铝的合金。含铝合金可通过锻造工艺，例如挤出、锻造、冲压或铸造技术，如压铸、砂型铸造、永久型铸造、熔模铸造等来成型。在这样的铸造中，可以将熔融的金属浇入铸模中。熔融金属遵照铸模内的形状，因此当其冷却和固化时采用了模腔的形状。在金属固化并形成部件之后，然后分离模具并从部件移除。在压铸工艺中，将熔融金属材料通常在压力下通过限定一个或多个孔口或孔隙的冲模。在穿过浇口、浇道和浇注系统到所述冲模之后，使熔融的金属进入模腔，在此固化以完成铸造工艺。

所有的铸件在铸件的外表面上具有非常薄的激冷区，这发生在靠近模具的较冷的壁附近。激冷区具有不同于部件的其它区域的微观结构。激冷区靠近内部的树枝状微观结构区域，其从激冷区延伸至铸件的内部或中心。激冷区通常仅占部件总厚度的很小百分比。

当铸造合金时，在铸造过程中的工业标准和局限性通常决定其中包括哪种合金材料和合金成分。合金的选择最终要满足部件所需的树枝状微观结构区域的性质，而所述激冷区微观结构通常被忽略。有时，激冷区在铸造之后可以部分地被去除以满足表面粗糙度、表面外观和/或装配要求。强度和其它合金性质可以鉴于这些传统的铸造技术来进一步改进。轻质金属铸件，例如铝和镁铸件，需要与那些高强度锻铝和钢冲压件相称的更高强度水平。因此，存在持续的需要来改进铸造工艺以由具有合适的铸造性、强度和延展性以及其它特性的合金形成改进的轻质金属组件。

发明内容

本部分提供了本公开内容的总体概述，而不是其整个范围或全部特征的全面公开。

在一些方面，本公开内容提供了一种铸造轻质金属组件的方法。所述方法包括将熔融的轻质金属合金导入模具的型腔。将所述熔融的轻质金属合金固化，然后从所述模具移除固体轻质金属合金组件。所述固体轻质金属合金组件设计为具有至少一个区域带有薄壁。例如在一些变型方案中，所述固体轻质金属合金组件的至少一个区域的至少一维小于或等于大约2mm，从而使形成的激冷区微观结构沿着所述固体轻质金属合金组件的所述至少一维延伸。

在另一些方面，提供了铸造轻质金属组件的方法，其包括选择含有轻质金属的合金。选择所述合金以在铸造固体组件中，尤其在对于铸造固体组件结构特别重要的铸件区域中形成激冷区微观结构。所述轻质金属选自铝、镁及其组合。所述方法可以包括通过将熔融的合金导入模具的型腔中而铸造所述合金。然后，将所述熔融的合金固化并且从模具作为固体组件移除。所述固体组件设计为在至少一个区域中具有薄壁。例如，所述固体组件在所述至少一个区域中的至少一维可以为小于或等于大约2mm。以此方式，所述激冷区微观结构沿着所述固体组件的至少一维延伸。

在还有另一些方面，铸造轻质金属车辆组件的方法包括将熔融的轻质金属合金导入限定车辆组件形状的模具型腔中。所述轻质金属合金包含铝、镁或者铝和镁的组合，以及任选其它的预选以提供合适性能的元素。将所述熔融的轻质金属合金固化，然后从模具作为固体轻质金属合金车辆组件移除。所述固体轻质金属合金车辆组件的至少一维小于或等于大约2mm，从而使激冷区微观结构沿着所述固体轻质金属合金车辆组件的所述至少一维延伸。

通过本文所提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。在发明内容中的描述和具体实施例仅供说明目的，而并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图仅用于选择的实施方案的说明性目的，而不是所有可能的实施，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是传统的轻质金属铸造系统的示例性示意图，其具有设置在其中的固化的轻质金属部分；和