[发明专利]一种适用于高固相半固态流变压铸的铝合金材料

说明书

本发明公开了一种适用于高固相半固态流变压铸的铝合金材料。该铝合金材料的固相体积分数在25‑70％之间，该铝合金材料的合金成分以质量百分比计为：Si 4‑8％，Fe 0.15‑0.4％，Mn 0.4‑0.8％，Mg 0.1‑0.6％(或者Mg 0.1‑0.6％，Cu 2.5‑4.5％)，Ti≤0.2％，Sr≤0.05％，余量为铝，其中还包括不可避免的杂质元素，每种杂质元素含量≤0.05％，杂质元素含量总和≤0.2％。本发明的铝合金材料在高固相半固态浆料制备过程中组织、成分、固相分数分布均匀，浆料固相分数易于控制，制浆工艺窗口大，控制简单；在流变压铸过程中粘模倾向低，易于脱模，适合进行流变压铸成形。

技术领域

本发明涉及铸造铝合金材料，具体涉及一种适用于高固相半固态流变压铸的低粘模倾向高塑性铝合金材料，属于半固态成形技术领域。

背景技术

铸造铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

铝硅系铸造铝合金在所有铸造铝合金中铸造性能最好，应用也最广泛。传统铸造方法有重力铸造、低压铸造、差压铸造、高压铸造(压铸)等。压铸以外的传统铸造工艺用铝硅系合金一般硅含量在5-9％之间，具有较好的铸造性能和使用性能。而铁元素是这些铸造合金中的有害元素(形成针状硬质相，恶化材料性能)，一般要控制在0.25％以内，严格的甚至要控制在0.15％以内。常规的铝硅系铸造铝合金包括如354、355、356、357等。压铸铝合金的用量几乎是压铸外其他铸造铝合金用量的2倍以上。压铸铝合金的硅含量一般在8-12％之间，具有最好的流动性。为了缓解压铸铝合金的粘模倾向，一般压铸铝合金中的铁含量要在0.7％以上，牺牲部分力学性能来缓解高温高压下压铸的粘模问题。常用的压铸铝合金包括如360、380、383等。近年来，欧美国家新开发的一系列真空压铸铝合金材料，应用Mn元素替代Fe元素，既缓解了粘模倾向，又降低了Fe元素对合金性能的不利影响。常用的真空压铸合金包括如Silafont36、Magsimal59等。

半固态成形技术是上世纪70年代开发的一类新型铸造技术。与传统压铸技术相结合，开发的半固态流变压铸成形技术尤其是高固相半固态流变压铸成形技术近年来在乘用车、商用车、新能源汽车、通讯、电子等领域展现出越来越好的应用前景。高固相半固态流变压铸成形技术是指在铝合金熔体凝固过程中施加外场，制备出具有近球形晶粒组织的半固态浆料，半固态浆料的固相体积分数在25-70％之间，可以形成固定形状，不能自然流动，将高固相分数的半固态浆料放入压铸机料筒中，再压铸成形的工艺。高固相半固态流变压铸由于浆料粘度高，流动平稳，因此压铸成形过程中卷气倾向低，气孔缺陷少；又由于浆料温度低，在模具中的凝固收缩小，因此缩孔缺陷少。高固相半固态流变压铸产品由于气孔、缩孔等缺陷少，因此具有更优异的性能，得到行业越来越广泛的关注。高固相半固态流变压铸成形技术由于存在制浆过程，而且需要对半固态浆料的固相分数进行有效控制，因此对铝合金材料提出了特殊的要求。目前，专门应用于高固相半固态流变压铸工艺的铝合金材料还几乎没有，成熟应用的铝合金材料还是356、357等传统铸造铝硅系合金。但由于这些材料中铁元素含量低，在后续压铸成形过程中粘模倾向严重，给工业应用造成较大困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于高固相半固态流变压铸的低粘模倾向高塑性铝合金材料，既满足浆料制备技术要求又满足压铸成形技术要求，对推进高固相半固态流变压铸技术工业应用具有重要意义。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种技术方案是：一种适用于高固相半固态流变压铸的铝合金材料，该铝合金材料的固相体积分数在25-70％之间，该铝合金材料的合金成分以质量百分比计为：Si 4-8％，Fe 0.15-0.4％，Mn 0.4-0.8％，Mg 0.1-0.6％，Ti≤0.2％，Sr≤0.05％，余量为铝，其中还包括不可避免的杂质元素，每种杂质元素含量≤0.05％，杂质元素含量总和≤0.2％。在该技术方案中，Mg作为主要强化元素，Ti和Sr作为主要细化和变质元素。