專利名稱：高性能壓鑄鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金材料，特別是涉及一種高性能壓鑄鋁合金材料。
背景技術(shù)：
目前，常用的Al-Si-Cu-Mg系壓鑄鋁合金一般由Al、Si、Cu、Mg等組分組成，如我國的ZL112Y、ZL113Y，日本的ADC10、ADC12、ADC14等，這類鋁合金雖有較好的鑄造性能，較高的抗拉強度，但都有延伸率較低，特別是切削性能不好的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種既具有較好的鑄造性能和較高的抗拉強度，同時又具較高的延伸率和良好切削性能的高性能壓鑄鋁合金。
本發(fā)明的技術(shù)方案所涉及的高性能壓鑄鋁合金，采用常規(guī)鋁合金熔煉工藝，在Al、Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Fe等組分外加入了混合稀土元素，其組分及重量百分比為Si9.5～11.5、Cu2.0～3.0、Mg0.3～0.4、混合稀土RE0.1～0.3、Mn≤0.5、Zn≤1.0、Fe≤1.0，其余為Al。其中混合稀土RE組分、含量的重量百分比為La5～80、Ce5～40、Nd1～20、Y1～20、Pr1～20。
本發(fā)明所涉及的高性能壓鑄鋁合金，其熔煉工藝為將坩堝預熱至暗紅色(爐料在加入前也應預熱)。先把約2/3的鋁料加入坩堝中熔化，當鋁料成漿糊狀時，把結(jié)晶硅壓入鋁液中，并將余下的鋁料加入坩堝中，覆蓋加入的結(jié)晶硅，不讓其漂浮，否則燒損會較嚴重。當Si完全熔化后，均勻攪拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中間合金、鋅。當溫度達到710℃～730℃時扒渣，加入爐料總重量0.3％的無鈉精煉劑進行精煉除氣，精煉完畢后靜置5～10分鐘，扒渣，再用鐘罩壓入鎂，并攪拌，升溫至740℃～760℃時，加入Al-10％RE中間合金，并攪拌，熔清后扒渣，靜置5～10分鐘，于710℃～730℃出爐。
本發(fā)明技術(shù)方案的機理是通過加入一定量的混合稀土元素，使其在熔煉過程中不僅能起到變質(zhì)的作用，而且還能起到凈化作用和細化鑄態(tài)組織的作用。稀土使氫、氧和夾雜物的含量降低，細化了晶粒和枝晶網(wǎng)絡，稀土與非金屬元素作用產(chǎn)生的高熔點化合物彌散于基體中。稀土與金屬元素生成的高熔點金屬間化合物，不僅消除了大塊組織，又穩(wěn)定了晶界。因而，稀土的加入，不僅提高了延伸率，也提高了抗拉強度，同時也改良了切削加工性能。
本發(fā)明具有如下特點(1)本發(fā)明是在壓鑄鋁合金ZL112Y、ADC12等合金的基礎上進行了成分調(diào)整，并加入了微量的混合稀土。(2)微量混合稀土的加入不僅能起到變質(zhì)的作用，而且還能起到凈化作用和細化鑄態(tài)組織的作用(3)本合金在金屬型重力澆鑄條件下，其室溫抗拉強度大于240MPa、伸長率大于2.8％，布氏硬度大于95。不僅具有良好的流動性和機械性能，而且具有良好的切削加工性能。(4)本發(fā)明的熔煉設備無需進行技術(shù)改造，熔煉工藝簡便易行。
具體實施例方式合金熔煉在5千瓦的電阻坩堝爐中進行。
Al-10％RE中間合金的配制將純鑭和富鈰混合稀土按比例配制成重量百分比為La5～80、Ce5～40、Nd1～20、Y1～20、Pr1～20的混合稀土，再將其與鋁配制成Al-10％RE中間合金。
實施例1熔煉所用材料為結(jié)晶硅、Al-10％RE、Al-10％Mn、Al-10％Fe、Al-50％Cu中間合金、99.5％鋅錠、重熔用鋁錠、重熔用鎂錠原材料配比(重量百分比)為Si11.0、Cu2.0、Mg0.3、RE0.1、Zn0.8、Mn0.4、Fe1.0，其余為Al。
按上述成分配制合金，先把約2/3的鋁料加入坩堝中熔化，當鋁料成漿糊狀時，把結(jié)晶硅壓入鋁液中，并將余下的鋁料加入坩堝中，覆蓋加入的結(jié)晶硅，不讓其漂浮，否則燒損會較嚴重。當Si完全熔化后，均勻攪拌，加入Al-50％Cu、Al-10％Mn、Al-10％Fe中間合金、鋅。當溫度達到710℃時扒渣，加入爐料總重量0.3％的無鈉精煉劑進行精煉除氣，精煉完畢后靜置10min，扒渣，再用鐘罩壓入鎂，并攪拌，升溫至750℃時，加入Al-10％RE中間合金，并攪拌，熔清后扒渣，靜置10min，于710℃澆注。其成品成分為Si10.23、Cu2.05、Mg0.21、混合稀土RE0.07、Fe0.85、Zn0.66、Mn0.31。本合金在金屬型重力澆鑄條件下，其室溫抗拉強度為242MPa、伸長率為3.2％，布氏硬度為96。
實施例2熔煉所用材料和設備與實施例1相同。
合金的成分(重量百分比)為Si11.0、Cu2.5、Mg0.4、RE0.2、Zn0.8、Mn0.4、Fe1.0，其余為Al。
按上述成分配制合金，先把約2/3的鋁料加入坩堝中熔化，當鋁料成漿糊狀時，把結(jié)晶硅壓入鋁液中，并將余下的鋁料加入坩堝中，覆蓋加入的結(jié)晶硅，不讓其漂浮，否則燒損會較嚴重。當Si完全熔化后，均勻攪拌，加入Al-50％Cu、Al-10％Mn、Al-10％Fe中間合金、鋅。當溫度達到720℃時扒渣，加入爐料總重量0.3％的無鈉精煉劑進行精煉除氣，精煉完畢后靜置10分鐘，扒渣，再用鐘罩壓入鎂，并攪拌，升溫至750℃時，加入Al-10％RE中間合金，并攪拌，熔清后扒渣，靜置10分鐘，于720℃澆注。其成品成分為Si10.21、Cu2.60、Mg0.28、混合稀土RE0.16、Fe0.92、Zn0.73、Mn0.32。本合金在金屬型重力澆鑄條件下，其室溫抗拉強度為255MPa、伸長率為3.0％，布氏硬度為102。
實施例3熔煉所用材料和設備與實施例1相同。
合金的成分(重量百分比)為Si11.5、Cu3.0、Mg0.4、RE0.3、Zn0.8、Mn0.4、Fe1.0，其余為Al。
按上述成分配制合金，先把約2/3的鋁料加入坩堝中熔化，當鋁料成漿糊狀時，把結(jié)晶硅壓入鋁液中，并將余下的鋁料加入坩堝中，覆蓋加入的結(jié)晶硅，不讓其漂浮，否則燒損會較嚴重。當Si完全熔化后，均勻攪拌，加入Al-50％Cu、Al-10％Mn、Al-10％Fe中間合金、鋅。當溫度達到730℃時扒渣，加入爐料總重量0.3％的無鈉精煉劑進行精煉除氣，精煉完畢后靜置5分鐘，扒渣，再用鐘罩壓入鎂，并攪拌，升溫至750℃時，加入Al-10％RE中間合金，并攪拌，熔清后扒渣，靜置5分鐘，于730℃澆注。其成品成分為Si10.71、Cu3.06、Mg0.31、混合稀土RE0.24、Fe0.82、Zn0.75、Mn0.35。本合金在金屬型重力澆鑄條件下，其室溫抗拉強度為260MPa、伸長率為2.8％，布氏硬度為104。
權(quán)利要求
1.一種高性能壓鑄鋁合金，其特征在于該合金的組分及重量百分比為Si9.5～11.5Cu2.0～3.0Mg0.3～0.4混合稀土RE0.1～0.3Mn≤0.5Zn≤1.0Fe≤1.0其余為Al；其中混合稀土RE的組分及重量百分比為La5～80Ce5～40Nd1～20Y1～20Pr1～20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能壓鑄鋁合金，其特征在于該鋁合金具體的組分及重量百分比為Si11.0Cu2.0Mg0.3混合稀土RE0.1Mn0.4Zn0.8Fe1.0其余為Al。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能壓鑄鋁合金，其特征在于該鋁合金具體的組分及重量百分比為Si11.0Cu2.5Mg0.4混合稀土RE0.2Mn0.4Zn0.8Fe1.0其余為Al。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能壓鑄鋁合金，其特征在于該鋁合金具體的組分及重量百分比為Si11.5Cu3.0Mg0.4混合稀土RE0.3Mn0.4Zn0.8Fe1.0其余為Al。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金材料，特別是涉及一種高性能壓鑄鋁合金材料。本發(fā)明高性能壓鑄鋁合金，其特征在于由Al、Si、Cu、Mg、混合稀土RE、Mn、Zn、Fe等組分組成，其組分含量的重量百分比為Si9.5～11.5、Cu2.0～3.0、Mg0.3～0.4、混合稀土RE0.1～0.3、Mn≤0.5、Zn≤1.0、Fe≤1.0，其余為Al。其中混合稀土RE組分含量的重量百分比為La5～80、Ce5～40、Nd1～20、Y1～20、Pr1～20。本發(fā)明在金屬型重力澆鑄條件下，室溫抗拉強度大于240MPa、伸長率大于2.8％，布氏硬度大于95。不僅具有良好的流動性，而且具有良好的機械性能和切削加工性能。
文檔編號C22C21/02GK1584087SQ200410040009
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者李華基, 薛寒松 申請人:重慶大學