[发明专利]一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金及其制备工艺，属于铝硅合金技术领域。本发明公开了深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的化学成分。制备工艺包括化学成分控制、熔炼工艺控制、铸造工艺控制和深冷处理。其中，深冷处理工艺为470~490℃固溶处理5‑6小时后于60~90℃热水中淬火；然后在‑145~‑165℃深冷保温24小时后置于空气中恢复至室温；最后在170~180℃时效处理5‑6小时后置于空气中恢复至室温，即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。本发明通过深冷处理工艺极大地提高了合金元素在铸造铝硅合金中的溶解度，使得添加的多种合金元素形成更多细小的强化相，因此本合金在力学性能方面较其他铸造铝硅合金具有很大的优势。

主权项

一种深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金的制备工艺，所述合金包括如下化学成分：按质量百分比计算，Si为9～11%、Cu为4.5～6%、Mg为0.7～0.8%、Zn为0.45～0.55%、Mn为0.4～0.5%、Cr为0.025～0.035%、Ni为0.02～0.03%、V为0.05～0.1%、Zr为0.05～0.09%、复合稀土为0.25～0.35%、Sr为0.01～0.03%、其中不可避免杂质元素如O、S 或者C，不可避免杂质元素单个<0.05%，总量<0.15%、余为Al；其特征在于：包括如下步骤，S1、合金熔炼浇注步骤，S11、以A356、Al‑Si、Al‑Cu、Al‑Mn、纯Mg、纯Zn、Al‑Ni、Al‑Cr、纯V、Al‑Zr、复合RE和Al‑Sr中间合金为原材料，按照上述高强度铸造铝硅合金化学成分的特征进行配料，并对配好的所有原材料在保温炉中进行210~250℃的预热处理；S12、将洁净的石墨坩埚放入熔铝坩埚炉中进行加热升温，待温度升至500℃并保温片刻后，取出坩埚进行装料操作；S13、将占总量的60～75%A356的合金置于坩埚底层，其上放入Al‑Si中间合金，随后放入Al‑Mn、Al‑Ni、Al‑Cr、纯V和Al‑Zr中间合金，最后在坩埚顶层放置余下的A356合金；若坩埚容量有限，余下的A356合金可与Al‑Cu、纯Zn中间合金一起放入；S14、将完成装料操作的坩埚放入770~780℃的坩埚炉中加热保温熔化；待坩埚内原材料达到熔融状态时，将坩埚炉温度降至735~745℃并加入Al‑Cu和纯Zn中间合金；S15、待所有材料完全熔化且熔清后，坩埚炉降温至720~730℃，加入用铝箔包裹且占炉料总质量0.45%的无钠精炼剂，反应完成后静置5‑10分钟；所述无钠精炼剂在使用前要在150~200℃的烘干箱中进行2小时以上的烘干处理；S16、将温度降至705~715℃，加入用铝箔包裹过的纯Mg合金、复合RE和Al‑Sr中间合金，并用钟罩将其压入至坩埚底部，辅以搅拌使其充分熔化，随后保温15‑25分钟；S17、将温度升至715~725℃，再次使用无钠精炼剂进行精炼处理，加入量仍为炉料总质量的0.45%，反应完成后静置5‑10分钟；随后将铝熔液浇入预热温度为220~240℃的金属型模具中即可获得高强度铸造铝硅合金；S2、深冷处理强化工艺步骤，S21、将上述工艺操作制备的高强度铸造铝硅合金进行固溶处理，工艺参数为：固溶温度470~490℃，保温时间5‑6小时，淬火介质60~90℃的热水；S22、固溶处理后进行深冷处理，工艺参数为：深冷温度‑145~‑165℃，保温时间24小时，随后置于空气中恢复至室温；S23、深冷处理后进行时效处理，工艺参数为：时效温度170~180℃，保温时间5‑6小时，随后置于空气中恢复至室温即可获得深冷处理强化的高强度铸造铝硅合金。