[发明专利]一种高强耐热铸造铝硅合金及其热处理方法

权利要求书

1.一种高强耐热铸造铝硅合金材料的热处理方法，其特征在于，所述铝硅合金按照重量百分数计的成分组成包括：Si：7～10.0％，Cu：2.0～5.0％，Mg：0.15～0.45％，Sc≤0.30％,Sr≤0.08％，Zr≤0.30％,TiC：0.1～1.0％；

热处理包含以下步骤：

S1.对所述高强耐热铸造铝硅合金采用双级固溶，其中一级温度为480～495℃，处理时间为8～15h，二级温度为500～520℃，处理时间为3～8h；

S2.对双级固溶处理后的合金在50～80℃的温水中进行冷却；

S3.对冷却后的铸造合金采用双级时效处理，其中一级时效为等温时效，一级时效温度为170～190℃，处理时间为5～10小时；二级时效为非等温时效，非等温时效工艺根据原位电阻测量确定；具体包括：

步骤1，针对不同厚度的铝合金板进行制样，在某一厚度板材A中心区制备块状试样，以及在所有厚度板材中心处制备电阻丝；

步骤2，对板材A试样依次进行不同恒定升温速率的升温时效和硬度测试，确定各升温速率下试样的性能高温温度转变区间；升温时效是从初始温度以恒定速率升温至目标温度，试样在初始温度时的硬度为H₀，升温时效过程中，存在对应试样峰值硬度H_f的第一温度T_f，且在T_f以下温度，硬度值随温度单调递增，在T_f以上温度，硬度值随温度单调递减，因而高温温度转变区间的确定方法为，获得升温过程试样硬度值为时对应的两个温度，作为高温温度转变区间的两端温度；

步骤3，在确定的高温温度转变区间选择不同的温度值，并针对每个温度值采取不同的升降温速率以制定板材A的不同非等温升降温复合时效工艺，按照每个工艺依次进行升降温复合时效，并对试样的力学性能拉伸和电导率进行测定，根据测定结果确定板材A的最佳升降温复合时效工艺Y_A；升降温复合时效工艺Y_A包括初始温度、目标温度和升降温速率三个参数；

步骤4，在工艺Y_A下进行板材A电阻丝的原位加热测量，得到板材A电阻丝相对相变量α_A；相对相变量α_A是指工艺Y_A下时效结束时的电阻差变化值与完全析出时的电阻差变化值之比；工艺Y_A下时效结束时的电阻差变化值是初始态电阻差减去工艺Y_A下时效结束时的电阻差；初始态电阻差为在初始温度时，铝合金与纯铝的电阻之差；工艺Y_A下时效结束时的电阻差是指工艺Y_A下时效结束时铝合金与同一温度下纯铝的电阻之差；完全析出时的电阻差变化值获得方法是：将工艺YA下时效过程中的电阻差与温度的关系曲线进行指数二项分布拟合，再用初始态电阻差减去得到的拟合渐进值，即为完全析出时的电阻差变化值；

步骤5，根据工艺Y_A制定其他厚度板材的备选升降温复合时效工艺Y_x，分别利用原位加热测量确定工艺Y_x下其他厚度板材的相对相变量α_x，将|α_A-α_x|最小的工艺做为该厚度板材的最佳升降温复合时效工艺；

所得时效态合金室温抗拉强度大于420MPa，250℃度抗拉强度大于290MPa。

2.根据权利要求1所述的高强耐热铸造铝硅合金材料的热处理方法，其特征在于，所述铝硅合金中，含有Sc、Sr和Zr元素中的两种。

3.根据权利要求2所述的高强耐热铸造铝硅合金材料的热处理方法，其特征在于，高强耐热铸造铝硅合金的组分重量百分比为：Si：7.0～8.0％，Cu：3.2～4.5％，Mg：0.2～0.4％，Sc：0.05～0.2％,Sr：0.01～0.04％,TiC：0.2～0.5％,其余为Al和不可避免的杂质。

4.根据权利要求2所述的高强耐热铸造铝硅合金材料的热处理方法，其特征在于，高强耐热铸造铝硅合金的组分及其重量百分比为：Si：7.0～8.0％，Cu：3.2～4.5％，Mg：0.2～0.4％，Sc：0.05～0.2％,Zr：0.1～0.25％,TiC：0.2-0.5％,其余为Al和不可避免的杂质。