[发明专利]铝铸造合金

说明书

本发明涉及冶金领域，具体地涉及铝基合金，并且可以用于通过在金属模具中铸造来制造薄壁复杂形状的铸件，特别是用于汽车部件、电子器件的零件等。该铝基铸造合金含有：1.5‑5.1重量％的钙；至多0.7重量％的铁；至多1.0重量％的硅；0.1‑1.8重量％的锌；任选地，以下中的一种或多种：0.2‑2.5重量％的锰；0.005‑0.1重量％的钛；0.05‑0.14重量％的锆；0.05‑0.15重量％的铬，其中钙和锌主要以共晶颗粒的形式存在于合金的结构中。技术结果是提供铸造中工艺性质和耐腐蚀性的所需组合。

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体地涉及特征在于高耐腐蚀性的铝基合金。该合金可用于通过在金属模具中铸造来制造薄壁复杂形状的铸件。

背景技术

对于A-Si体系的工业不可热处理合金，例如A413.2或AK12pch(GOST1583)，其特征在于铸造时的高加工性和相对低水平的强度特性；特别地，根据铸件的厚度，屈服强度通常不超过60-80MPa。通过添加铜提供已经处于铸造状态的铸件的更高水平的强度特性；特别地，诸如AA383.1或AK12M2等合金是已知的。在这种情况下的机械性能的提高伴随着伸长率的显著降低和耐腐蚀性的劣化。

不可热处理且耐腐蚀的合金包括基于Al-Mg体系的固溶体合金，例如AMg6L、AMg5K、AMg5Mz(GOST1583)和59(Rheinfelden Alloys)等，其特征在于铸造时的令人满意的加工性、良好的耐腐蚀性、高水平的强度特性和伸长率。该体系的合金的缺点包括薄壁铸件的高线性收缩率和不充分的紧密性。

在具有0.2-0.5重量％的镁的铝硅合金中实现高水平的强度特性、伸长率和耐腐蚀性的组合；特别地，AK9(GOST1583)、36(Rheinfelden Alloys)、37(Trimet)和其它合金是已知的。硬化显著地使铸件生产周期复杂化，因为这会引起铸件的翘曲(特别是当使用水淬时)、尺寸变化和裂纹。

在专利RU2660492中公开的NITU MISIS发明是已知的。用于铸造状态的材料含有5.4-6.4重量％的钙、0.3-0.6重量％的硅和0.8-1.2重量％的铁。所提出的发明的缺点包括不超过2.6％的低相对伸长率，这限制了材料在核心铸件中的使用。

已知用于汽车和航空航天应用的结构部件的Al-Ni-Mn铸造合金是由Alcoa开发并在专利US6783730B2(2004年8月31日公布)中公开的品牌硅铝合金的替代物。在2-6重量％的Ni、1-3重量％的Mn、1重量％的Fe、小于1重量％的硅的情况下，以及在其它不可避免的杂质的情况下，该合金可用于生产具有铸造和机械性能的良好组合的铸件。所提出的发明的缺点包括以下事实：通过使用高纯度铝等级和高镍含量来确保高水平的铸造和机械性能，这显著增加了所生产的铸件的成本。此外，所提出的材料在整个浓度范围内是不可热处理的，这限制了其使用。同时，铸件的耐腐蚀性在高镍浓度区域中显著降低。

基于Al-Ni和Al-Ni-Mn体系的铸造铝合金和由其生产铸造部件的方法是已知的，其描述于Alcoa发明US8349462B2(2013年1月8日公布)和Rheinfelden Alloys GmbHCo.KG的申请EP2011055318中。该发明提出用于铸造应用的合金组合物。在所提出的发明中常见的是1-6％的高镍含量，这决定了主要缺点在于耐腐蚀性显著降低。由于相对低的镍和锰含量，铸造合金具有低水平的强度特性。

已知的是由NITU MISIS提出并在2013年3月27日公布的俄罗斯专利2478131C2中公开的基于Al-Ni-Mn体系的材料。该材料含有1.5-2.5重量％的Ni、0.3-0.7重量％的Fe、1-2重量％的Mn、0.02-0.2重量％的Zr、0.02-0.12重量％的Sc和0.002-0.1重量％的Ce。由退火(不使用淬火操作)后的合金制成的铸件的特征在于至少250MPa的极限电阻和至少4％的伸长率。这种合金的第一个缺点是其形成集中孔隙的趋势增加，这使得难以获得高品质的相对大的铸件。第二个缺点是需要使用较高的铸造温度，这在铸造厂的条件下无法总能实现。