[发明专利]一种铸造铝合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铸造铝合金，所述铸造铝合金中各成分的质量百分含量如下：Mg1％～11％，Mn0.05％～1.5％，Fe0.05％～1.5％，Be5ppm～35ppm，Si、V、Ni、Cr、Zr、Ti、La和Ce中的至少一种且单一元素控制在0.05％～1.5％，杂质元素<0.35％，其余部分为Al。本申请在合金中加入了改善脱模性的Mn元素和Fe元素，Mn元素还可作为第二相强化所需的金属间化合物，Fe元素的存在能增加第二相的数量，此外，还加入了能形成第二相强化的Si、V、Ni、Cr、Zr、Ti、La和Ce改性微量元素中的至少一种，最终提升了铸造铝合金铸件的韧性、强度和刚度，以便制备高性能的铝合金薄壁件。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种铸造铝合金及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断发展，高压压力铸造技术已经广泛的应用到铝合金薄壁件的生产中，压铸件的性能一致性、可重复性以及延伸率直接影响到铝合金薄壁件的性能，而改变压铸件质量的因素可以从合金成分、合金熔体处理工艺和压铸参数等方面考虑。目前，常用的改变压铸件质量的方法为改变压铸参数，如真空压铸工艺和设备已经成功的应用到不同结构铸件的生产中，实践证明其可有效提高铸件质量。但是，通过比较不同合金成分对铸造性能、充填性能、机械性能、铸造模具的寿命的影响，发现合金成分是影响压铸件性能最关键的因素。

铝合金按照压铸件处理工艺分为可以热处理强化和不可以热处理强化两类。热处理强化是对合金进行热处理，如T4、T5、T6或T7热处理，热处理的目的是把溶质元素溶解到基体中去并形成过饱和固溶体，然后在时效处理中把溶质以沉淀相的形式析出达到沉淀强化的效果。但是热处理强化的合金需要经过固溶处理和水淬两个步骤，在热处理的过程中铸件容易变形，需要后续的人工矫正，这会增加生产工序和成本。而非热处理的铝合金能够在铸态下直接应用，不仅可以避免高温处理所带来的变形、气泡缺陷等引起的强度变化，还可以减少生产工序、降低生产成本。因此非热处理的铝合金颇受铸造生产企业的欢迎，并逐渐成为开发和使用的热点。

不可以热处理强化铝合金包括Al-Si-Mn、Al-Mg-Si、Al-Mg-Si-Mn等体系的铝合金已经开发成功，但是Al-Si-Mn体系能提供的机械性能是屈服强度不低于110MPa和延伸率不低于8％，Al-Mg-Si-Mn体系能提供的机械性能是屈服强度不低于130MPa和延伸率不低于10％。因此，目前已开发成功的不可以热处理强化的铝合金在强度和韧性方面还不能满足高质量铸件产品的要求，进一步提升铝合金制品的性能是面临的主要问题。而在诸多铝合金中，Al-Mg合金是为数不多的可以铸造的合金，Al-Mg合金因为在一定的条件下具有超塑性(强度较低且易粘模)，不利于生产结构铸件，目前并未得到广泛推广。经研究，在Al-Mg合金里加入特殊的元素可以形成所需要的相来抑制塑性，增加压铸合金的刚性和强度，如何选择元素、设计合金成分以及使用何种熔融处理工艺才能使Al-Mg合金具备高强度、高刚度和高韧性，以达到高质量铸件产品的要求是目前面临的主要问题。

发明内容

本发明主要解决了向Al-Mg体系中加入何种元素以及如何设计合金成分才能使Al-Mg合金具备高强度、高刚度和高韧性，以达到高质量铸件产品的要求，提供了一种铸造铝合金。

为实现上述目的，本申请提供了一种铸造铝合金，所述铸造铝合金中各成分的质量百分含量如下：Mg 1％～11％；Mn 0.05％～1.5％；Fe 0.05％～1.5％；Be 5ppm～35ppm；Si、V、Ni、Cr、Zr、Ti、La和Ce中的至少一种且单一元素控制在0.05％～1.5％；杂质元素<0.35％；其余部分为Al。

作为本申请的进一步改进，所述铸造铝合金中各成分的质量百分含量如下：所述Mg 2％～10％；所述Mn 0.1％～1.0％；所述Fe 0.1％～1.0％；所述Be 10ppm～30ppm；Si、V、Ni、Cr、Zr、Ti、La和Ce中的至少一种且单一元素控制在0.1％～1.0％；所述杂质元素<0.3％；其余部分为Al。