[发明专利]一种高强度的铝合金材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度的铝合金材料及其制备方法，通过Al‑Mn中间合金以及Al‑Cr中间合金共同作用用于细化α‑Al晶胚、共晶硅团簇以及富铁相，能有效解决铁相在铝合金中粗大条状以及共晶硅团簇过多，总体晶粒粗大导致铝合金性能差的问题；另一方面可提高富铁相的形成温度，改变了富铁相的凝固顺序，使富铁相的形成温度由原来的α‑Al和共晶硅形成温度之间提高至略高于α‑Al基体，还能形成的大量Al(MnFe)Si四元高温质点可充当α‑Al的异质形核的核心，两种中间合金共同作用，能降低共晶点的成分，而且热稳定性更高，具有最小的聚集倾向性；另外，本发明制备的铝合金能满足各种车辆制造商对铝合金轻量化及高强度的要求。

技术领域

本发明涉及铝合金制备领域，具体而言，涉及一种高强度的铝合金材料及其制备方法。

背景技术

在汽车领域，车辆设计者和制造商正在不断努力提高整体燃油效率，而提高燃油效率最直接的一种方法就是减轻车辆的结构重量。据统计，如果汽车重量减轻35％，则可节省燃料30％以上，发动机输出功率提高30％以上，同时能减少二氧化碳排放量，既可节省能源，又减少了环境污染。如果车重减轻25％，可使汽车加速到100KM/小时的时间从原来的10秒钟减少到8秒钟；使用铝制车轮，使震动变小，可以许可使用更轻的反弹缓冲器；由于铝是在不减少汽车容积的情况下减轻汽车自重，因而使汽车更稳定，乘客空间变大，在受到冲击时铝结构能吸收分散更多的能量，将乘客受到的冲击减少到最小，因而使乘客更安全和舒适。6XXX合金具有良好的成形性且可焊接，而且也有较好的耐腐蚀性能和表面处理能力而被广泛应用，但该类合金在薄壁型材挤压时挤压速度非常缓慢，因此会导致挤压生产效率的显着降低，另外，制备铝合金的过程中组织的细化与变质，组织中的晶粒的细化程度会直接影响铝合金的屈服强度、脆性以及塑性等性能，因此。需要仍需开发满足各种车辆制造商要求的高强度6XXX合金。

如专利号为CN106414782A的专利公开了一种具有改善的特性组合的新型6xxx铝合金；又如专利号为美国专利No.7,182,825、美国专利申请公开No.2014/0000768和美国专利申请公开No.2014/036998中对6XXX合金的连续铸造有所描述，但是这些制备的6XXX合金并没有针对α-Al晶胚、共晶硅团簇以及富铁相作更多细化的处理。

综合上，在制备铝合金领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种高强度的铝合金材料及其制备方法以解决所述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度的铝合金材料，按质量百分比包括如下元素：Si 0.7-1.3wt％、Fe≤0.50wt％、Cu 0.05-0.25wt％、Mn≤0.5wt％、Mg 0.6-1.2wt％、Cr≤0.05wt％、Zn≤0.2wt％、Ti≤0.1wt％，余量为Al和不可避免的其它杂质；其中，所述Mn元素以Al-Mn中间合金形式添加，所述Cr元素以Al-Cr中间合金形式添加，且所述Al-Mn中间合金以及Al-Cr中间合金共同作用用于细化α-Al晶胚、共晶硅团簇以及富铁相。

另外，本发明还提供一种高强度的铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：

a.采用内生法分别制备Al-Mn中间合金以及Al-Cr中间合金；

b.将铝铸锭添加至熔炼炉中，待铝铸锭加热熔融后将含元素Si、Fe、Cu、Mg、Zn、Ti的原材料依次加入至熔炼炉中，待原材料全部熔化后，

降低熔炼炉的温度，待炉温稳定后，扒去熔渣；

c.继续往熔炼炉中添加Al-Mn中间合金以及Al-Cr中间合金，熔化后缓慢搅拌铝熔体使其均匀分布并保温在550-700℃的温度下15-30min后撇渣；

d.将均匀分布的铝熔体引入铸锭机或中间包，制备得到铝合材料铸锭；