專利名稱：高抗撞性Al-Si-Mg合金和制造汽車鑄件的方法
高抗撞性Al-Si-Mg合金和制造汽車鑄件的方法 相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本發(fā)明涉及適合于汽車應(yīng)用的鑄造鋁合金。特別地，本發(fā) 明涉及具有適合于汽車應(yīng)用的碰撞性能的Al-Si-Mg鑄造合金。
背景技術(shù)：
本發(fā)明提供了適合于重力或低壓永久鑄型、高壓壓鑄、或 砂型鑄造的Al-Si-Mg基合金，該合金具有適合于汽車應(yīng)用的拉伸強(qiáng)度 和臨界斷裂應(yīng)變(CFS)，包括但不限于車架部件。通常，CFS值高的材料在大變形下比CFS值低的材料性能 更好。通常，當(dāng)特征在于CFS值低于10%時(shí)，現(xiàn)有的材料和合金組 成在擠壓試驗(yàn)中遭遇嚴(yán)重開裂。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的抗撞合金組成包括適合于重 力或低壓永久鑄型或砂型鑄造的Al-Si-Mg基合金，該合金具有下面的 組成范圍(均以重量百分比計(jì))
6.0 wt。/o至8.0 wt。/o的Si，
0.12 wt，。至0.25 wt。/。的Mg，
小于0.35 wt。/o的Cu，
小于4.0 wty。的Zn，
小于0.6 wto/o的Mn，和
小于0.15 wt。/。的Fe。本發(fā)明的合金組成還可以包括Si改性劑和晶粒細(xì)化劑。在 一個(gè)實(shí)施例中，上述合金組成中可以包括含量小于或等于0.02wt。/。量 的Si改性劑，其中所述Si改性劑選自Ca、 Na、 Sr和Sb。在一個(gè)實(shí) 施例中，晶粒細(xì)化劑可以包括二硼化鈦TiB2或碳化鈦TiC。如果用二 硼化鈥作為晶粒細(xì)化劑，那么合金中的硼濃度可以在0.0025 wt。/。至 0.05wtr。的范圍內(nèi)。同樣，如果用碳化鈦?zhàn)鳛榫Я＜?xì)化劑，合金中的 碳濃度可以在0.0025 wto/。至0.05 wt。/o的范圍內(nèi)。典型的晶粒細(xì)化劑 是包含TiC或TiB2的鋁合金。真空無(wú)冒口鑄造(VRC) /壓力無(wú)冒口鑄造(PRC)工藝適 合于高完整性鋁制汽車底盤和懸桂部件的批量生產(chǎn)。VRC/PRC是低 壓鑄造工藝，其中在某些實(shí)施方案中，壓力可以為大約6.0 Psi。在 VRC/PRC中，鑄型位于密封爐上并且鑄造腔通過(guò)(一個(gè)或多個(gè))進(jìn) 料管連接到熔體。通過(guò)應(yīng)用例如Ar的惰性氣體向爐子施加壓力將熔 體引入模腔。在VRC/PRC設(shè)備的爐子中保持恒定的熔體水平，避免 有時(shí)在更常規(guī)的低壓系統(tǒng)中經(jīng)歷的反向浪涌(back-surges)。
〖00 39多個(gè)填充管(莖稈(stalks))在模腔中提供理想的金屬分布。 與鑄型和熔體表面之間的緊密耦合相結(jié)合的多個(gè)填充點(diǎn)允許較低的金 屬溫度，使氫和氧化物污染最小化并且在鑄造中提供易收縮區(qū)域的最 大供給。所述多個(gè)填充管還允許鑄型中有多個(gè)但仍獨(dú)立的模腔。仔細(xì) 排序的熱控制使得從末端回至填充管的鑄件迅速凝固，所述填充管隨 后充當(dāng)進(jìn)料冒口。結(jié)果顯示能夠通過(guò)控制合金組成和熱處理來(lái)在用于汽車應(yīng) 用的Al-Si-Mg合金中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和抗撞性的適當(dāng)結(jié)合。在本發(fā)明的合金 中通常觀察到高延展性和高臨界斷裂應(yīng)變。T5和T6狀態(tài)都增加合金 的強(qiáng)度。但是，當(dāng)與T5狀態(tài)相比時(shí)，在T6狀態(tài)中隨著強(qiáng)度增加觀察 到的延展性和臨界斷裂韌性的降低較慢。
實(shí)施例II:彎曲試驗(yàn)中裂紋的目視檢查雖然已經(jīng)具體地示出本發(fā)明并根據(jù)其優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)其進(jìn) 行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚，可以在不脫離本發(fā)明的精神和 范圍的情況下可以在形式和細(xì)節(jié)上做出前述和其它改變。因此意圖在 于本發(fā)明不限于所描述和說(shuō)明的確切形式和細(xì)節(jié)，而是落在所附權(quán)利
要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種本發(fā)明的Al-Si-Mg合金，其包含約6.0 wt％至約8.0 wt％的Si；約0.12 wt％至約0.25 wt％的Mg；小于或等于約0.35 wt％的Cu；小于或等于約4.0 wt％的Zn；小于或等于約0.6 wt％的Mn；小于或等于約0.15 wt％的Fe；和余量的鋁和雜質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的Al-Si-Mg合金，還包含小于或等于0.02 wt。/。量的至少一種硅改性劑，其中所述至少一種硅改性劑包括Ca、 Na、 Sr、 Sb或其組合。
3. 如權(quán)利要求1所述的Al-Si-Mg合金，還包含小于或等于0.1 wt。/。量的晶粒細(xì)化劑，其中所述至少 一種晶粒細(xì)化劑包括TiB2或TiC。
4. 如權(quán)利要求1所述的AI-Si-Mg合金，其中Mn含量的范圍是 0.5 w"/o至0.6wtyo。
5. 如權(quán)利要求1所述的Al-Si-Mg合金，其中Si含量的范圍是 6.5wt。/。至7.5wt%，且Mg含量的范圍是0.12 wt。/。至約0.19 wt%。
6. 鑄件，其包含包含如下成分的合金組成的鑄造體 約6.0 wt。/。至約8.0 wt。/o的Si; 約0.12 wt。/。至約0.25 wt。/。的Mg; 小于或等于約0.35 wt。/。的Cu; 小于或等于約4.0 wt。/o的Zn; 小于或等于約0.6 wt。/。的Mn;和 小于或等于約0.15 wtV。的Fe。
7. 如權(quán)利要求6所述的鑄件，其中所述鑄造體處于F、 T5、 T6 或T7狀態(tài)，并且具有100MPa至180MPa范圍內(nèi)的拉伸強(qiáng)度，而且 具有大于10%的臨界斷裂應(yīng)變。
8. 如權(quán)利要求6所述的鑄件，其中所述鑄造體的伸長(zhǎng)率等于10% 至20%。
9. 如權(quán)利要求6所述的鑄件，其中所述合金組成還包含小于或等 于0.02 wt。/。量的至少一種Si改性劑，其中所述至少一種Si改性劑包 括Ca、 Na、 Sr、 Sb或其組合。
10. 如權(quán)利要求6所述的鑄件，其中所述合金組成還包含存在量 小于或等于0.1 wt%的至少一種晶粒細(xì)化劑，其中所述至少 一種晶粒細(xì) 化劑選自Ti、 B和C。
11. 如權(quán)利要求6所述的鑄件，其中所述鑄造體具有板幾何形狀， 其中所述鑄造體在三點(diǎn)試驗(yàn)中變形至15度角時(shí)不顯示出可見(jiàn)裂紋。
12. —種鑄造方法，包括提供具有包含如下成分的合金組成的熔體 約6.0 wt。/o至約8.0 wt。/o的Si; 約0.12 wt。/。至約0.25 wt"/。的Mg; 小于或等于約0.35 wt。/。的Cu; 小于或等于約4.0 wt。/o的Zn; 小于或等于約0.6 wt。/。的Mn;和 小于或等于約0.15 wt。/。的Fe; 將所述熔體鑄造成鑄造體；和 對(duì)所述鑄造體進(jìn)行熱處理。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述熱處理包括處理至F、 T5、 T6或T7狀態(tài)。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述處理至T5狀態(tài)包括在 約150。C至250。C的溫度下進(jìn)行人工時(shí)效持續(xù)約V4小時(shí)至約10小時(shí)的 時(shí)間段。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述處理至T6狀態(tài)包括在 450。C至550'C的溫度下進(jìn)行固溶熱處理持續(xù)約V2小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí) 間段，淬火并人工時(shí)效至峰值強(qiáng)度。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述人工時(shí)效至峰值強(qiáng)度包 括在約150。C至25(TC的溫度下進(jìn)行處理持續(xù)約'/2小時(shí)至約10小時(shí)的 時(shí)間段。
17. 如權(quán)利要求13所迷的方法，其中所述處理至T7狀態(tài)包括在 450。C至55(TC的溫度下進(jìn)行固溶熱處理持續(xù)約i/2小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí) 段，淬火并人工過(guò)度時(shí)效。
18. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括通過(guò)AVDC法進(jìn)行鑄造。
19. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中Mn含量小于0.15 wt%，并 且還包括通過(guò)真空無(wú)冒口鑄造/壓力無(wú)冒口鑄造進(jìn)行鑄造。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括利用砂芯與真空無(wú)冒口鑄 造/壓力無(wú)冒口鑄造結(jié)合以便提供約6mm或更小的壁厚。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述鑄造體處于F、 T5、 T6 或T7狀態(tài)，并且具有l(wèi)OOMPa至180 MPa范圍內(nèi)的拉伸強(qiáng)度，而且 具有大于10%的臨界斷裂應(yīng)變。
全文摘要
本發(fā)明提供了抗撞性增加的鑄件，其包括一種鋁合金，該鋁合金包含約6.0wt％至約8.0wt％的Si；約0.12wt％至約0.25wt％的Mg；小于或等于約0.35wt％的Cu；小于或等于約4.0wt％的Zn；小于或等于約0.6wt％的Mn；和小于或等于約0.15wt％的Fe，其中鑄造體被處理至T5或T6狀態(tài)，并且具有100MPa至180MPa范圍內(nèi)的拉伸強(qiáng)度，而且具有大于10％的臨界斷裂應(yīng)變。本發(fā)明還提供了形成抗撞性增加的鑄件的方法。
文檔編號(hào)C22F1/043GK101365817SQ200680048565
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者J·C·林, J·O·羅蘭德, M·穆巴耶, R·S·龍, 嚴(yán)新炎 申請(qǐng)人:汽車鑄造技術(shù)公司