專利名稱：加壓鑄造用鋁合金及該鋁合金的鑄件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加壓鋳造用鋁合金及該鋁合金的鑄件，尤其涉及ー種屈服強度及延伸率高、熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的加壓鑄造用鋁合金及該鋁合金的鑄件。
背景技術(shù)：
鋁合金是以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是エ業(yè)中應(yīng)用最廣泛的ー類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，重量輕，并且還具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性及高的耐腐蝕性等諸多特性，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)エ業(yè)中已大量應(yīng)用。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。其中鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金和鋁稀土合金，其中鋁硅合金又有簡單鋁硅合金(不能熱處理強化，力學(xué)性能較低，鋳造性能好)，特殊鋁硅合金(可熱處理強化，力學(xué)性能較高，鋳造性能良好)，鑄造鋁合金在鑄態(tài)下使用。壓カ鑄造簡稱壓鑄，是ー種將熔融合金液倒入壓室內(nèi)，以高速充填鋼制模具的型腔，并使合金液在壓カ下凝固而形成鑄件的鋳造方法。壓鑄區(qū)別于其它鑄造方法的主要特點是高壓和高速。壓鑄用鋁合金領(lǐng)域，作為其代表，有日本エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS H5302中規(guī)定的ADClO或者ADC 12為代表的Al-Si-Cu系壓鑄用合金。該Al-Si-Cu系壓鑄用合金多用于汽車的化油器、氣缸體、氣缸蓋等蓋類及外殼類等用途、或者汽車以外的鋳造部件中、特別是壓鑄部件。由于壓鑄用鋁合金的廣泛用途，對壓鑄用鋁合金的研究也是ー個重要的課題。CN 102301021A公開了ー種屈服強度及延伸率優(yōu)異，而且不易燒結(jié)，取代ADC 10及ADC 12得到的加壓鑄造用鋁合金和用該合金加壓鑄造的高韌性鋁合金鑄件。其特征在于，該鋁合金含有Si 4. O 9. O重量％、Mg 0. 5 I. O重量％、Fe :0. 55重量％以下、Mn
O.30 O. 6重量％及Cr :0. 10 O. 25重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。CN 101248200A公開了ー種包含至少以下5種合金成分的鑄造鋁合金Si :2. 5重量％至3. 3重量％，優(yōu)選2. 7重量％至3. I重量％ ；Mg 0. 2重量％至0. 7重量％，優(yōu)選O. 3重量％至O. 6重量％ ；Fe < O. 18重量％，優(yōu)選O. 05重量％至O. 16重量％ ；Mn :< O. 5重量％，優(yōu)選O. 05重量％至O. 4重量％;Ti < O. I重量％，優(yōu)選O. 01重量％至O. 08重量Sr < O. 03重量％，優(yōu)選O. 01重量％至O. 03重量％ ;其它 く O. I重量％ ;上述條件下，余量為Al，使總和為100重量％。CN 102301021A及CN 101248200A所提供的鑄造用鋁合金屈服強度及延伸率較好，但是導(dǎo)電性卻較差，難以滿足對于屈服強度、延伸率及導(dǎo)電性要求高的材料的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種屈服強度及延伸率優(yōu)異，不易燒結(jié)，并且熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的加壓鑄造用鋁合金和由該合金加壓鑄造而成的韌性高的鋁合金鑄件。本發(fā)明所提供的加壓鑄造用鋁合金，含有Si 5. 5 11. O重量％、Mg :0. 3 O. 7重量％、Cu :0. 05 O. 3 重量 ％、Fe :0. 2 重量％ 以下、Mn :0. 2 O. 5 重量％、Ti :0. 05 O. 3 重量％、Cr :0. 05 O. I重量％、V :0. 05^0. 3重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的加壓鑄造用鋁合金，含有Si :7. O 9. O重量％、Mg :0. 4 O. 6 重量％、Cu :0. Γ0. 2 重量 ％、Fe :0. I 重量％ 以下、Mn :0. 3 O. 4 重量％、Ti :0. Γ0. 2重量％、Cr :0. 05 O. I重量％、V :0. 05 O. 2重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。Si用于在將鋁合金熔融后加壓鑄造時提高其流動性。Si相對于鋁合金整體的重量的配合比例為5. 5 11. O重量％。在Si的配合比例不足5. 5重量％的情況下,招合金的熔融溫度及鋳造溫度變高，同時，鋁合金熔融時的流動性下降，因此，在加壓鑄造時不能 確保充分的熔液流動性，反之，Si的配合比例大于11. O重量％的情況下，雖然鋁合金熔融時的流動性充分，但是延伸率降低。優(yōu)選為7. O 9. O重量％的范圍。Mg(鎂)在鋁合金中的Al母材中主要以固溶的狀態(tài)或作為Mg2Si而存在，用于賦予鋁合金屈服強度及抗拉強度。Mg相對于鋁合金整體的重量的配合比例為O. 3 O. 7重量％。Mg的配合比例不足O. 30重量％的情況下，不能充分確保屈服強度及抗拉強度這樣的機械特性的提高，反之，Mg的配合比例大于O. 7重量％的情況下，鋁合金的延伸率及電導(dǎo)率急速下降。優(yōu)選為O. 4 O. 6重量％的范圍Cu(銅)的存在可以使合金的電導(dǎo)率保持在一個比較高的水準(zhǔn)，Cu相對于鋁合金整體的重量的配合比例為O. 05、. 3重量％。在Cu的含量不足O. 05重量％時，合金的導(dǎo)電性不會有明顯改善，當(dāng)Cu的含量大于O. 3重量％吋，使得鋁基體的晶格發(fā)生較大畸變而影響基體中的自由電子的運動，從而導(dǎo)致合金的電導(dǎo)率也會下降。Cu的加入使鋁合金鑄件在確保較高力學(xué)性能的前提下，電導(dǎo)率也達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。Cu含量優(yōu)選為O. Γ0. 2重量％的范圍。Fe (鐵)具有防止加壓鑄造時的燒結(jié)的效果，F(xiàn)e相對于鋁合金整體的重量的配合比例為O. 2重量％以下。為了防止由Fe引起的鋁合金的韌性降低，將Fe的含量抑制在O. 2重量％以下，優(yōu)選O. I重量％以下，另ー方面，如下所述作為防燒結(jié)材料配合規(guī)定量的Mn及Cr,防止加壓鑄造時燒結(jié)的發(fā)生，使合金具有較高的室溫和高溫機械性能。Mn (錳)也主要用于防止鋳造時鋁合金和模型的燒結(jié)。Mn相對于鋁合金整體的重量的配合比例為O. 2 O. 5重量％。Mn的配合比例不足O. 2重量％的情況下,在鑄造招合金時，鋁合金和模型之間會發(fā)生燒結(jié)，反之，Mn的配合比例大于O. 5重量％的情況下，鋳造時雖然不會出現(xiàn)燒結(jié)的問題，但是合金的延伸率降低。優(yōu)選為O. 3 O. 4重量％。Ti (鈦)能夠使鋁合金的晶粒微細(xì)化，提高該合金的延伸率。另外，特別是在Si量少的情況下及使用冷卻速度慢的鑄造方法的情況下這種效果顯著。Ti相對于鋁合金整體的重量的添加比例為O. 05^0. 3重量％。Ti的添加比例不足O. 05重量％，難以將鋁合金中的晶粒微細(xì)化，反之，Ti的添加比例大于O. 30重量％，鋁合金中的晶粒充分微細(xì)化，即使在此水平以上再増加添加量，添加效果也不會提高。Ti的添加比例優(yōu)選為O. Γ0. 2重量％。Cr (鉻)主要在鋁合金熔融時以熔融狀態(tài)存在，另外，在固體時以在Al相中固溶的狀態(tài)或者作為Cr系化合物而結(jié)晶的狀態(tài)存在，用于防止鋁合金鋳造時鋁合金和模型的燒結(jié)。Cr相對于鋁合金整體的重量的配合比例為O. 05 O. I重量％。Cr的配合比例不足
O.05重量％的情況下，在加壓鑄造鋁合金時，鋁合金和模型之間會發(fā)生燒結(jié)，反之，Cr的配合比例大于O. I重量％的情況下，加壓鑄造時雖然不會出現(xiàn)燒結(jié)的問題，但是鋁合金的延伸率急劇下降。優(yōu)選為O. 05 O. I重量％。V (釩)的添加可進ー步改善合金的熔煉或燒結(jié)性能，可抑制晶粒長大，獲得均勻細(xì)小的晶粒組織，以減小合金脆性，改善合金的綜合力學(xué)性能。V相對于鋁合金整體的重量的配合比例為O. 05、. 3重量％。V的添加比例不足O. 05重量％，難以將鋁合金中的晶粒微細(xì)化，反之，V的添加比例大于O. 3重量％，鋁合金中的晶粒充分微細(xì)化，即使在此水平以上再增加添加量，添加效果也不會提高。V的添加比例優(yōu)選為O. 05、. 2重量％。根據(jù)以上的配合比例，調(diào)整Si、Mg、Cu、Fe、Mn、Ti、V及Cr的配合比例，則能夠防止在加壓鑄造時鋁合金和模型的燒結(jié)，同時，可以得到具有優(yōu)異的屈服強度、延伸率和導(dǎo)電性的加壓鑄造用鋁合金鑄件。在本發(fā)明中，由于配合有5. 5 11. O重量％的Si，因此能夠在抑制延伸率下降的同吋，提高鋁合金熔液的流動性，另外，由于配合有O. 3 O. 7重量％的Mg，因此能夠在抑制延伸率下降的同吋，提高鋁合金的屈服強度，由于配合有O. 05、. 3重量％的Cu，提高了合金的導(dǎo)電性。另外，由于將Fe控制在O. 2重量％以下，因此能夠抑制由Al-Si-Fe構(gòu)成的針狀晶體的結(jié)晶引起的鋁合金的韌性下降，另外，由于配合了 O. 2 O. 5重量％的Mn，因此能夠防止鋳造時鋁合金和模型之間的燒結(jié)，從而能夠提高鋳造性。而且，由于配合了 O. 05
O.I重量％的Cr，因此能夠在抑制延伸率下降的同時，防止鋳造時鋁合金和模型的燒結(jié)。而且由于配合了 O. 05、. 3重量％的Ti和O. 05、. 3重量％的V，抑制晶粒長大，獲得均勻細(xì)小的晶粒組織，提高了合金的燒結(jié)性能及延伸率。本發(fā)明通過將9種元素成分按規(guī)定的比例進行配合，就能夠制造出屈服強度、延伸率及電導(dǎo)率優(yōu)異，不易發(fā)生燒結(jié)，具有較好的力學(xué)加工性能的加壓鑄造用鋁合金的鑄錠。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的加壓鑄造用鋁合金，添加O. 0Γ0. I重量％的Sr，優(yōu)選O. OfO. 05重量％。Sr(鍶)作為改良處理材料添加。通過添加這樣的改良處理材料，可以將共晶Si的粒子細(xì)化，能夠進一歩提高鋁合金的韌性和強度。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的加壓鑄造用鋁合金，添加O. 05 O. 20重量％的Sb，優(yōu)選O. I O. 2重量％。Sb的添加有利于提高合金的抗拉強度。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的加壓鑄造用鋁合金，添加O. OOfO. 02重量％的Ni。Ni的添加有利于提高鋁合金的流動性，改善合金的高溫性能。本發(fā)明的目的還在于提供一種鑄造件，由本發(fā)明所述的鋁合金加壓鑄造而成。由本發(fā)明的鋁合金加壓鑄造而成的鑄件(例如壓鑄部件)，鋳造性良好，能夠大量生產(chǎn)，同時屈服強度、延伸率和電導(dǎo)率優(yōu)異。制造本發(fā)明的鋁合金時，首先，準(zhǔn)備將Al、Si、Mg、Cu、Fe、Mn、Ti、V及Cr的各元素成分按上述規(guī)定的比例而配合的原料。接著，將該原料投入帶前爐的熔化爐或密閉熔化爐等熔化爐中，使它們?nèi)刍?。對于熔化后的原料即鋁合金熔液，根據(jù)需要實施脫氫處理及脫夾雜物處理等精制處理。然后，將精制的熔液澆注到規(guī)定的鋳型中，使其固化，由此，將鋁合金的熔液成形為合金鑄錠等。本發(fā)明所提供的加壓鑄造用鋁合金、和由該合金加壓鑄造而成的高韌性的鋁合金鑄件不僅具有較高的屈服強度及延伸率，而且具有優(yōu)異的電導(dǎo)率，并不易燒結(jié)。另外，使用本發(fā)明的鋁合金鑄造鋁合金鑄件(鋳造品)時可使用壓鑄法等加壓鑄造法。通過使用這樣的加壓鑄造法，能夠高效地大量生產(chǎn)鑄造品。另外，通過這些鋳造法制得的鋁合金鑄件，根據(jù)需要實施固溶處理及時效處理等。這樣，通過對鋁合金鑄件實施固溶處理及時效處理，能夠改良鋁合金鑄件的機械特性。
具體實施方式

為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。下面，列舉實施例具體說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于實施例。另外，實施例及比較例中的各機械特性(抗拉強度、延伸率、O. 2%屈服強度)通過(株)島津制作所社制的萬能試驗機(AG IS IOOkN)測定，導(dǎo)電性按GB/T 8754相關(guān)方法進行，在不同的測量點Ml、M2上測量鑄錠的導(dǎo)電性。實施例ISi 5. 5 重量％、Mg 0. 3 重量％、Cu :0. 05 重量 ％、Fe :0. 2 重量％、Mn :0. 2 重量％、
Ti :0. 3重量％、Cr :0. I重量％、V :0. 3重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。按照本發(fā)明所提供的制備方法制得鋁合金鑄錠。實施例2Si 11. O 重量％、Mg 0. 7 重量％、Cu :0. 3 重量 ％、Fe :0. I 重量％、Mn :0. 5 重量％、Ti :0. 05重量％、Cr 0. 05重量％、V :0. 05重量％、Sr :0. 01重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。按照本發(fā)明所提供的制備方法制得鋁合金鑄錠。實施例3Si 9. O 重量％、Mg 0. 6 重量％、Cu 0. 2 重量 ％、Fe 0. I 重量％、Mn 0. 4 重量％、Ti :0. I 重量 ％、Cr :0. 05 重量％、V :0. 05 重量 ％、Sr :0. I 重量 ％、Sb :0. 050 重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。按照本發(fā)明所提供的制備方法制得鋁合金鑄錠。實施例4Si :8· O 重量 ％、Mg :0· 5 重量 ％、Cu 0. 15 重量 ％、Fe 0. 05 重量 ％、Mn 0. 35 重量％、Ti 0. 12 重量 ％、Cr 0. 07 重量％、V :0. 15 重量 ％、Sb :0. 10 重量 ％、Ni :0. 005 重量0/0，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。按照本發(fā)明所提供的制備方法制得鋁合金鑄錠。實施例5Si 7. O 重量％、Mg 0. 4 重量％、Cu 0. I 重量 ％、Fe 0. 02 重量％ 以下、Mn 0. 3 重量％、Ti :0. 2 重量 ％、Cr :0. I 重量％、V :0. 2 重量 ％、Sr :0. 05 重量 ％、Sb :0. 20 重量％、Ni
O.001重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。按照本發(fā)明所提供的制備方法制得鋁合金鑄錠。比較例比較例1、2、3分別為CN 102301021A中的實施例1、3、8·本發(fā)明的實施例I飛得到的鋁合金鑄錠與比較例f 3得到的鋁合金鑄錠的機械特性如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.ー種加壓鑄造用鋁合金，其特征在于，含有Si 5. 5 11. O重量％、Mg :0. 3 O. 7重量％、Cu :0. 05 O. 3 重量 ％、Fe :0. 2 重量％ 以下、Mn :0. 2 O. 5 重量％、Ti :0. 05 O. 3 重量％、Cr :0. 05 O. I重量％、V :0. 05^0. 3重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金，其特征在于，含有Si:7. O 9. O重量％、Mg :0. 4 O.6 重量％、Cu :0. Γ0. 2 重量 ％、Fe :0. I 重量％以下、Mn :0. 3 O. 4 重量％、Ti :0. Γθ. 2重量％、Cr :0. 05 O. I重量％、V :0. 05 O. 2重量％，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁合金，其特征在于，添加O.0Γ0. I重量％的Sr，優(yōu)選O.OI O. 05 重量0/O。
4.根據(jù)權(quán)利要求f3任ー項所述的鋁合金，其特征在于，添加O. 05 O. 20重量％的 Sb，優(yōu)選O. I O. 2重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任ー項所述的鋁合金，其特征在于，添加O. 00Γ0. 02重量％的Ni。
6.ー種鋁合金鑄件，其特征在于，其由權(quán)利要求I 5中任ー項所述的鋁合金加壓鑄造而成
全文摘要
本發(fā)明提供一種屈服強度及延伸率優(yōu)異，而且不易燒結(jié)，并具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性的加壓鑄造用鋁合金和用該合金加壓鑄造的高韌性鋁合金鑄件。其特征在于，該鋁合金含有Si5.5～11.0重量％、Mg0.3～0.7重量％、Cu0.05~0.3重量%、Fe0.2~0.8重量％、Mn0.2～0.5重量％、Ti0.05~0.3%、Cr0.05～0.1重量％、V0.05~0.3重量%，余量包含Al和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所提供的加壓鑄造用鋁合金及其鑄件具有較好的屈服強度及延伸率，熱傳導(dǎo)性優(yōu)異，而且不易燒結(jié)。
文檔編號C22C21/02GK102676887SQ20121019131
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者葉偉炳 申請人:東莞市聞譽實業(yè)有限公司