[发明专利]一种高性能压铸铝合金材料高效热处理方法

说明书

一种高性能压铸铝合金材料高效热处理方法，合金材料由以下组分组成：硅6.5%～11.5%；镁0.25%～0.65%；锶0.01%～0.06%；最多为0.25%重量的铁、1.5%重量的铜、0.60%重量的锰、0.25%重量的锌、0.15%重量的钛、0.5%重量的杂质；余量为铝；镁含量乘以硅含量的乘积控制在3～5之间；高效T6热处理工艺包括中高温固溶Ta、恒温水淬Tb和人工时效T6热处理过程Tc三步：Ta:460～550℃条件下处理10～100min；Tb：20～80℃温水淬火；Tc：140～220℃条件下60～240min人工时效。本发明满足铸造铝合金材料高强度、高塑性、流动性和凝固特性等要求。

技术领域

本发明涉及一种高性能压铸铝合金材料高效热处理方法，属于铝合金铸造技术领域。

背景技术

压力铸造成型技术是铝及铝合金材料铸件常用的成型方法之一，广泛的应用于汽车、通讯、能源及消费电子等行业。一般而言，压力铸造铝合金部件具有结构复杂，薄壁轻量化，易回收等优点。

目前，在压力铸造成型工艺生产的铝合金部件中，特别是形状复杂，壁厚不均匀的部件中，铝合金材料的流动性和凝固特性对产品的性能及合格率等影响特别大。特别是汽车零部件往往都具有集成度高，应力集中，碰撞安全要求苛刻等特点。如今，随着轻量化等需求的日益提升，压力铸造成型薄壁复杂结构件对材料的强度和塑性的要求提高到了一个更高的水平。

现阶段，为了实现高强度和高塑性部件的要求，特别是具有良好铸造流动性和延展性，最为常用的AlSi10MnMg类型的压力铸造部件，铸态性能大约在130MPa左右的拉伸屈服极限强度Rp0.2和4-5%的断裂伸长率A。这类部件大都需要进行热处理，例如按照高温固溶+淬火+人工时效（T6）或者高温固溶+淬火+稳定化过时效（T7）。通过T6热处理，AlSi10MnMg的性能可达到大约190MPa左右的拉伸屈服极限强度Rp0.2和7%的断裂伸长率A。T6态的强度提升主要来自于Mg2Si的沉淀析出相强化机理。

但是，上述力学性能需要通过超高真空和长时间固溶+时效的方法获得，首先，超高真空度对模具和压铸设备的要求非常高，形状特别复杂和尺寸大于500mm的铸件很难保证小于50mBar的真空度，力学性能特别是延伸率很难得到保障。其次，由于大型复杂薄壁件的真空度难以得到全面保证，很容易在高温固溶热处理过程中发生鼓泡现象（blistering）。例如，K.Hoch等人，“Silafont-36, the new low-iron high-pressuredie-casting alloy”， light metals，1995，第1011-1018页中提到的AlSi10MnMg合金，在1016页的图7中，需要用490度×3小时的固溶处理之后，再加上峰时效处理，也只能达到屈服强度240MPa，抗拉强度310Mpa，延伸率5%的机械性能。

此外，除了对高强度和高塑性的要求之外，压力铸造工艺生产的部件还需要具有良好的耐腐蚀性能、可焊接性能和疲劳性能，另外，压力铸造铝合金产品还需要具有良好的尺寸稳定性，以保证热处理之后具有可装配性能。因此，目前的压力铸造工艺生产出的铝合金部件不能通过有效的热处理工序，经济有效地大幅提升铸件的性能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高性能压铸铝合金材料高效热处理方法，从材料设计和热处理工艺结合角度，满足铸造铝合金材料高强度、高塑性、流动性和凝固特性等要求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高性能压铸铝合金材料高效热处理方法，该铝合金材料由以下质量百分比的组分组成：硅6.5%～11.5%；镁0.25%～0.65%；锶0.01%～0.06%；最多为0.25%重量的铁；最多为1.5%重量的铜；最多为0.60%重量的锰；最多为0.25%重量的锌；最多为0.15%重量的钛；最多为0.5%重量的杂质；余量为铝；镁含量乘以硅含量的乘积控制在3～5之间；