[发明专利]铸态铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铸造铝合金，尤其是铸态铝合金及其制备方法。

众所周知，铝合金具有许多优良性能，它在机械制造业中的应用极为广泛，特别是随着工业用材料(如汽车工业)轻量化的发展，铝合金的应用更为增多。由于目前铝合金的许多优良性能，尤其是力学——理性能，是通过热处理获得的，而铝合金的热处理不仅温度(固溶强化温度)要求高，而且温度控制比较困难，同时时间长，耗电量大，工序多，故在热处理过程中易造成废品，并且费用开支较大。因而它成为了铝合金工业生产应用的“拦路虎”，严重阻碍了铝合金在工业应用中的发展。

本发明的目的是提供一种铸态铝合金及其制备方法，使铝合金不需进行热处理在铸态便能使用，并具有良好的铸造工艺性能和综合机械性能。从而扩展铝合金的使用价值，缩短生产周期，降低能耗和生产成本。

本发明的目的是这样实现的：制作一种用于机械制造业的铸态铝合金，其特征是它由Zn：9.0～14.2％；Si：7.5～10.0％；Ti：0.3～0.6％；Mg：0.35～0.6％；余量为Al组成。

本发明按上述组份进行生产，其制备方法按如下次序的几个步骤进行：

生产准备→分批熔炼→钟罩压镁处理→除气处理→变质处理→取样检查→静置→浇注。

其中：生产准备包括：A.备炉料，选好铝锭、锌锭、镁锭、铝钛中间合金和铝硅中间合金；B.将坩锅、熔炼工具清理干净，并涂料；C.对炉料以及熔炼工具进行预热分批熔炼是将铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、锌锭依次分批加入坩锅内进行熔炼，待全熔后，铝合金液态温度为680°～720℃。

本发明以Al-Zn合金为基础，利用其合金具有“自动淬火”的优点，便于充分发挥和利用能在铸态应用的特性。在Al-Zn合金中加入适量的Si、Ti、Mg合金元素，通过合金化效果，调整和改造合金的金相组织状态情况，达到改善和提高铸造工艺性能和综合机械性能指标，发展铝合金铸态应用的效能。

在合金中加入适量的Si元素，将含量范围确定为7.5～10％，可使合金组织处于共晶状态，其结晶温度范围小，具有优良的铸造工艺性能和综合机械性能条件，并且能保证铸态铝合金的切削加工性能。在合金中加入一定数量的Ti元素，将形成TiAl₃高熔点化合物(TiAl₃为四方体晶格，晶格常数：a＝5.42A°，c＝8.57A°)，作为外来晶核能促使合金基体组织得到细化，通过细化金属基体组织来实现强化作用。在Al-Zn-Si-Ti合金中加入适量的Mg元素，其目的是提高合金的热强性能，减小壁厚效应，有效地改善热裂倾向，从而发挥铸造性能的潜力。

本发明采用分批熔炼，是将铝锭、铝硅中间合金、铝钛中间合金、锌锭按照配料数额从大到小，溶点从低到高依次加入坩锅内进行熔炼。这样，便于各元素彻底熔解。在分批熔炼后进行钟罩压镁处理，是将镁块装入钟罩里，然后压入铝液内，以便Mg尽可能地少燃烧，较好地均匀扩散渗透在铝液中。在钟罩压镁处理之后进行除气处理，其目的是将铝合金溶液中的气体排泄出来，避免浇注的产品有气孔。由于铝合金溶液中的硅元素含量较高(大于6％)，为了改变其组织状态，加入变质剂进行处理，使晶粒组织得到细化，从而提高铸造工艺性能和机械性能。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的工艺流程图。

由图1可知，本发明的制备过程是：一.生产准备：

1.按如下成份及含量进行备料：

①.锌锭：          含锌量为9.2％；

②.镁锭：          含镁量为0.45％；

③.铝铁中间合金：  含钛量为0.38％；

④.铝硅中间合金：  含硅量为8.5％；

⑤.其余量为铝。

2.将坩锅、熔炼工具清理干净、并涂料。

3.对炉料和熔炼工具进行预热。二.分批熔炼：

开炉升温，将合金材料按铝锭、铝硅中间合金、铝钛中间合金、锌锭依次分批加入坩锅内进行熔炼，待全熔后，测量铝液温度为680°～720℃。三.钟罩压镁处理：

当铝液温度这到700～720℃时，用钟罩将镁块压入铝液内，钟罩在铝液中的深度为2/3处进行游动，以便镁在铝液内扩散均匀。四.除气处理：

用氩气装置在铝液中通入氩气，待8～10分钟后停止。在氩气挥发的同时铝溶液中的气体也随之排出。五.变质处理：