[发明专利]一种高强韧压铸铝合金、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种高强韧压铸铝合金、其制备方法及其应用，该合金包括：7.0~9.5%的Si、0.4~0.9%的Mn、0.15~0.35%的Mg、0.1~0.4%的Nb、0.1~0.4%的V、0.10~0.25%的Ti、0.03~0.05%的Sr、不大于0.30%的Fe、不大于0.05%的不可避免杂质元素以及余量的Al。该合金表现出较高的流动性、优异的抗热裂和抗粘模能力，铸态下即具备高的强度和延伸率，经过热处理后具备更高的力学性能和不低于10%的延伸率，满足汽车用压铸结构件的性能要求，可在现有压铸产线上进行合金的快速切换，无需对现有熔炼和压铸设备进行改造与升级，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种高强韧压铸铝合金、其制备方法及其应用。

背景技术

随着汽车市场竞争的日趋激烈化，各大主机厂都在向高质量、高可靠性、轻量化、低排放、低成本方向发展。而整车轻量化和碳排放需求对于汽车零部件材料提出了诸多挑战。轻量化材料的发展和应用成为提高燃油汽车燃油效率和延长电动汽车续航里程的关键因素。铝合金由于其较高的比强度、比刚度、高的延展性和可回收性成为汽车用零部件的首选材料。近年来得益于轻量化发展战略的实施和压铸设备、工艺技术的迅速发展，铝合金压铸结构件在车身的应用已成为汽车轻量化的重要途径。目前，汽车车身压铸结构件常用的主要是以Silafont-36（AlSi10MnMg）为代表的压铸铝合金材料。铸件需要经过T6、T7热处理后，才能获得其高强韧的使用性能。铸件在热处理过程中极易发生变形，对于形状复杂特别是尺寸较大的复杂铸件尺寸难以保证，导致产品的合格率降低，生产成本进一步提高。同时热处理本身是高能耗过程，有悖于节能环保和低碳排放的政策需求。因此，开发出铸态下即具备高强韧性的压铸铝合金具有重要的实际应用价值和商业应用前景。

目前，免热处理压铸铝合金主要有以C611、Castasil 37为代表的Al-Si-Mn系和Magsimal-59为代表Al-Mg-Mn系合金。Magsimal-59合金在铸态下具有较高的强度和延伸率，但合金的铸造性差，力学性能的尺寸效应非常明显以及合金熔炼易烧损等缺点限制了其在汽车零部件领域的规模化应用。Castasil 37合金不含Mg，因此不具备时效硬化效应，铸态下强度较低，延伸率较高，适用于对强度要求不高的受力结构件。C611合金在铸态下兼具中等强度和较高延伸率的特性，对其进行T5或者进行涂装烘烤处理可以进一步提升屈服强度，但延伸率会有显著下降。一体化大型压铸件是将传统的多个冲压件集成为一个大型铸件，因此对合金的铸造特性和力学性能均提出了更高要求。一方面要求合金在铸态下具备较高的强度和延伸率，满足车身的装配需求，另一方面要求铸件在经过涂装烘烤处理后，在强度提升的同时保持较高的延伸率以满足整车碰撞安全需求。

发明内容

本发明的目的在于，至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。提供一种新型的高强韧压铸铝合金材料。

根据本发明的第一方面，提供一种高强韧压铸铝合金，其中，所述铝合金以重量百分比计由以下的元素组成：7.0~9.5%的Si，0.4~0.9%的Mn，0.15~0.35%的Mg，0.1~0.4%的Nb，0.1~0.4%的V，0.10~0.25%的Ti，0.03~0.05%的Sr，不大于0.30%的Fe，不大于0.05%的不可避免杂质元素，以及余量的Al。

按照本发明的一种实施方式，适宜的是，所述Nb与V含量的比值为1:1。

按照本发明的一种实施方式，适宜的是，所述不可避免杂质元素中包括P、Ca、Sn、Pb、Ni。

按照本发明的一种实施方式，适宜的是，所述铝合金支持100%工厂内部废料的回收再利用。

根据本发明的第二方面，提供一种如上所述的高强韧压铸铝合金的制备方法，其中，包括以下步骤：

a. 按照重量比例将称取的Al、Si、Mn、Nb、V、Ti、Sr、Mg原料预热至200~250℃；