[发明专利]一种高强Al-Si铸锻合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种采用微合金化和温压工艺复合制备高强Al‑Si铸锻合金的方法，在传统Al‑Si铸锻合金的成分基础上，添加微量Mg、Cu、Zr和稀土Sc元素进行合金化改性，通过熔炼铸造得到铸锭，而后对铸锭在适当的温度和应变速率下进行温压处理制备出高强Al‑Si铸锻合金。本发明制得的高强Al‑Si铸锻合金与目前传统工艺生产的Al‑Si铸造合金相比，性能得到显著提高，而且采用此工艺方法制备高强Al‑Si铸锻合金简单易行，生产成本低廉，在航空、航天、汽车、机械制造领域具有非常广阔的生产应用前景，适用于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种采用微合金化和温压工艺复合制备高强Al-Si铸锻合金的方法，属于金属材料及制备技术领域。

背景技术

在航空航天及汽车等领域，在保证强度的条件下减轻重量以节约材料和减少运行中的能量消耗是人们长期追求的目标，也是现代先进制造技术发展的趋势之一。密度小、比强度高的铝合金作为优良的轻质结构材料成为了首选。

铸造铝合金具有优良的力学性能、铸造成型性能、生产效率高等优势，因而受到国内外研究工作者的广泛重视。其中Al-Si合金因其良好的铸造流动性、较好的力学性能、低的热膨胀系数和良好的耐腐蚀性能而成为最为广泛的铸造铝合金系列。

传统Al-Si铸造合金虽然能成形较复杂的零件，但强度有限，性能较低，变形性能较差。常规条件下，合金组织中的共晶硅相以针状、棒状或者板条状析出，在受力过程中易产生应力集中，存在对基体的割裂作用，致使合金的变形和力学性能受到很大限制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种采用微合金化和温压工艺复合制备高强 Al-Si铸锻合金的方法。

本发明所制备的高强Al-Si铸锻合金的成分按质量百分比构成如下：

Si 2.98～3.50％，Mg 0.50～0.65％，Cu 0.50～0.65％，Zr 0.15～0.25％，Sc0.05％，铝为平衡余量。

各成分按质量百分比优选如下：

Al 95.24％，Si 3.5％，Mg 0.50％，Cu 0.50％，Zr 0.21％，Sc 0.05％。

本发明采用微合金化和温压工艺复合制备高强Al-Si铸锻合金的方法，包括如下步骤：

步骤1：配料

按照配比量称取对应质量的纯Al、Al-Si中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Cu中间合金、 Al-Zr中间合金及Al-Sc中间合金；

步骤2：熔炼铸造制备合金铸锭

2a、将步骤1称取的纯Al、Al-Si中间合金加入到预热好的坩埚内，预热温度为350℃，而后随炉一起升温到730℃，全部熔化后静置并保温25min；

2b、将步骤1称取的Al-Cu中间合金、Al-Zr中间合金加入到2a中获得的合金熔液中，全部熔化后静置并于730℃保温15min；

2c、将2b获得的合金熔液的温度降至700℃，用铝箔包裹加入步骤1称取的Al-Sc中间合金、Al-Mg中间合金，全部熔化后搅拌，并于700℃保温静置10min，使其成分扩散均匀；

2d、向2c获得的合金熔液中加入精炼剂C₂Cl₆精炼除气，将精炼后所得的铝合金熔体在 700℃保温静置10～15min后用扒渣工具除渣，最后在矩形金属模具中浇铸成型，获得合金铸锭；精炼剂C₂Cl₆的添加质量为2c获得的合金熔液质量的1～1.5％；

步骤3：温压处理