[发明专利]一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺

说明书

本发明公开了一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，属于共晶铝合金材料制备技术领域。本发明通过精确控制铝合金的合金元素成分，并添加Al‑Ti‑B以及Al‑V中间合金，复合进行细化变质处理，在线实时监控铝液温度并利用机械循环泵实时保证铝液循环搅拌，保证合金元素成分均匀一致，以及结合相应热处理工艺，最终达成优秀的机械性能指标。

技术领域

本发明属于共晶铝合金材料制备技术领域，尤其与一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺有关。

背景技术

市场上面常规汽车发动机压铸铝合金都是利用再生铝原材料进行生产制造，不可避免产生较多的内在氧化杂质与疏松，对于铝合金的机械性能产生直接影响，因此急需开发既能实现批量压铸成形 又具有优良机械性能的铸造铝合金材料以满足日益苛刻汽车行业的需求。铸造铝合金中的硅可提高合金流动性，但随着硅含量的提高，合金机械性能随之下降，这主要是因为硅在 α-Al基体中的固溶度增加，且随着硅含量的进一步增加，组织中的共晶硅数量增加，尺寸变得粗大，未经过变质处理的合金，其初晶Si都是以板片状存在，严重割裂了基体，使机械性能显著降低；板块与板块之间的结合很弱，导致加工性能较差，失去了使用价值。为了保持Al-Si-Cu合金的固有优点，又能使力学性能、延伸率和加工性能大幅度提高，必须精确控制合金化元素区间，变质细化处理工艺以及热处理工艺。因此，高屈服强度铸造铝合金开发的难点在于，通过合金设计和组织调控保证合金良好流动性与加工性的同时仍具有高屈服强度。因此研究既有良好的机械性能又兼具良好流动性的共晶型铝硅铜合金具有广阔的应用前景和经济效益。目前采用常规生产主要通过降低少量硅含量，牺牲一部分流动性性能，以及采用Al-Sr中间合金利用对 AlSi₉Cu₃（Fe)合金共晶硅进行变质处理，均可以有效提高合金的机械性能，但是也只能达到抗拉强度UTS（290-310mpa）左右，屈服强度Rp_0.2（120-170mpa）左右，断后伸长率A（3.0.-4.5％）无法做到抗拉强度UTS≥350，屈服强度Rp_0.2≥250，断后伸长率A≥5％，同时由于Sr元素极容易氧化产生氧化物杂质以及烧损严重，Sr元素有效残余量衰减厉害，同时析氢严重，产品疏松严重，导致产品内部疏松严重，进而产品机械性能不能稳定保持，很不利于产品精密压铸成型。

发明内容

针对上述背景技术存在的问题，本发明旨在提供一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，本发明通过精确控制铝合金的合金元素(Mg，Cu，Zn，Si，Ti，Fe）成分，并添加Al-Ti-B以及Al-V中间合金，复合进行细化变质处理，在线实时监控铝液温度并利用机械循环泵实时保证铝液循环搅拌，保证合金元素成分均匀一致，以及结合相应热处理工艺，最终达成优秀的机械性能指标。

为此，本发明采用以下技术方案：一种高屈服强度铸造铝合金制备工艺，其特征是包括以下制备步骤：

第一步，备料，按照共晶铝合金材料的配方中各个成分的质量百分比准备原材料，材料配方包括Cu2.5-3.5%、Si8.5%-10.5%、Mn0.4-0.5%、Mg0.2-0.30%、Fe0.6%-0.85%、Zn0.6-1.0%、Na0-20ppm、Ca0-25ppm、Ti0.1-0.2%、V0.05-0.15%、Al余量；

第二步，熔解，将原材料倒入熔炼炉中升温熔解，温度为700℃-720℃，充分形成铝液，接着将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中，温升至740℃-780℃，依次加入Si合金元素，待完全充分熔解后均匀搅拌10min，搅拌过程中温度保持不变；

第三步，第一次除渣除气，将炉温控制在至740℃-760℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中，保持15-20min；

第四步，扒去浮渣，变质处理，将炉温升至760℃-800℃，加入变质剂，保持20-30min；

第五步，第二次除渣除气，将炉温控制至760℃-800℃，利用精炼机将熔剂与高纯氩气均匀排进合金炉中，保持15-20min；