[发明专利]一种新型铝硅铜镁合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金领域，特别是一种新型铝硅铜镁合金材料及其制备方法。

背景技术

铸造铝合金具有比容小、强度高、铸造成形性好和加工性能优良、膨胀系数 小和流动性好等一系列优点，被广泛应用于汽车、航空、航天以及家电等行业中。 目前国内外大部分轿车发动机缸体、缸盖已基本采用高强度铝合金生产，全铝合 金的材质，减轻了车身重量同时，还增强了发动机的散热效果，提高了发动机工 作效率，而且寿命也更长。从节油的角度看，铸铝发动机在节油方面的优势颇受 人们关注。因为汽车的重量每降低，其耗油量能够降低0.6％-1％。为了降低燃料 消耗，同时也为了减少汽车尾气排放对大气环境的污染，减轻汽车自重是一个重 要的措施。因此，汽车铸件不断被轻质铝铸件取代已成为发展趋势。被用作轿车 发动机缸体缸盖的材料主要有国内的ZL101、ZL104、ZL702A合金及美国的328.0， 法国的A-S5U3，日本的A4CB铝合金等。虽然传统牌号的铝硅合金在普通使用性 能上已经能满足使用要求，但是当零件处于复杂的应力状态时，往往存在许多不 足之处。如ZL101虽然合金成分简单，但其力学性能不高，只能用于强度要求不 高的零件；ZL104的耐热性比较差等，因此对铸造铝合金的研究和开发具有重要 的应用意义。

铝及其合金在国民经济中的地位和作用仅次于钢铁，其用量和范围日益扩 大。废铝是一种有高度回收与利用价值的金属，首先铝是一种第三资源，在冶炼 铝的过程中要消耗大量的能源，我国目前电解铝的平均直流电耗约为 14500kWh/t，世界上最先进的指标己达13000kWh/t，而熔化废铝的能耗很低， 仅相当于电解铝的5％左右；铝是一种抗蚀性很强的金属，腐蚀损失量少，废铝 重熔时实收率相当高，回收价值高，可无限次的被回收利用，因此废铝的利用不 仅会节约能源，还能降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型铝硅铜镁合金材料及其制备方法，满足发动 机缸盖用高强、耐热的需求。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种新型铝硅铜镁合金材料，由下列各成分按质量百分比组成：硅7-8、镁 0.21-0.23、废铝中间合金粉45-50、锌0.5-0.55、锂0.15-0.25、钛0.1-0.2、 硼0.03-0.04、锶0.01-0.02、铼0.04-0.05、余量为铝；

所述废铝中间合金粉由下列重量份的原料制成：废铝屑60-65、锰15-18、 铜10-12、铬6-8、锆7-9、石墨粉2-3、氯化钠1.5-2、冰晶石粉1-1.5；制备 方法为：(1)将废铝屑先用永久磁铁吸出其中的铁制品，然后用铁网筛筛掉其中 的尘土和砂子，再用清洁剂除去表面的油渍，最后放入烘箱烘干水分待用；(2) 将表面处理后的废铝加入坩埚电阻炉中，升温至850℃直至全部熔化，然后降温 至760℃-770℃时用钟罩压入铜、锰，保温30分钟，继续调节炉温至740℃ -750℃，压入铬、锆，搅拌均匀后保温静置20分钟；(3)当炉温达到730℃时， 将石墨粉、氯化钠、冰晶石粉加入到金属液中，搅拌均匀后静置，保温静置40 分钟；(4)扒去浮渣后将金属液浇入气体雾化制粉设备中，制备成粒径在100 μm以下的粉末即得。

本发明所述一种新型铝硅铜镁合金材料，由以下具体步骤制备而成：

(1)将除废铝中间合金粉之外的所有成分各自制成细粉备用，将所有工具和模 具在250℃条件下进行与热处理，备用；

(2)将铝粉加入坩埚电阻炉中，升温至铝粉完全熔化后迅速升温至820℃，然 后用钟罩将硅粉分两次压入铝液并且轻轻搅拌，直至全部熔化后迅速降低炉温， 在760℃-780℃时压入废铝中间合金粉，保温40-60分钟，继续调节炉温至730℃ -740℃，压入其余剩余成分，搅拌均匀后保温静置30分钟；

(3)将占金属液质量2-3％的精炼剂用钟罩压入金属液中间高度处，缓慢作圆周 并成倾斜运动，使金属液均匀翻滚，作用时间约8-9分钟，静止5分钟后，再通 过氩气进行精炼6-8分钟，静置20分钟，再进行扒渣，扒渣后取样分析；

(4)将成分合格的合金液静置10-20分钟后，将合金液浇入已预热的模具中， 冷却后取出，采用T6热处理工艺(工艺条件为：固溶处理为500℃，5.5小时， 时效处理为180℃，5小时)进行热处理，最后得到本发明产品。