一種半固態(tài)壓鑄鋁合金材料及使用該材料壓鑄成型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種合金材料及其壓鑄方法，尤其是指一種半固態(tài)壓鑄鋁合金材料及使用該材料壓鑄成型的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半固態(tài)壓鑄是指在液態(tài)金屬的凝固過(guò)程中進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌，使普通鑄造易于形成的樹(shù)枝晶網(wǎng)絡(luò)骨架被打碎而形成分散的顆粒狀組織形態(tài)，從而制成半固態(tài)金屬液，然后將其壓鑄成坯料或鑄件。
[0003]在普通鑄造過(guò)程中，初晶以枝晶方式長(zhǎng)大，當(dāng)固相率達(dá)到0.2左右時(shí)，枝晶就形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)骨架，失去宏觀流動(dòng)性。半固態(tài)壓鑄是在液態(tài)金屬?gòu)囊合嗟焦滔嗬鋮s過(guò)程中進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌，使普通鑄造成形時(shí)易于形成的樹(shù)枝晶網(wǎng)絡(luò)骨架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態(tài)，懸浮于剩余液相中。這種顆粒狀非枝晶的顯微組織，在固相率達(dá)0.5-0.6時(shí)仍具有一定的流變性，從而可利用常規(guī)的成形工藝如壓鑄、擠壓，模鍛等實(shí)現(xiàn)金屬的成形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種半固態(tài)壓鑄鋁合金材料及使用該材料壓鑄成型的方法，其主要目的在于克服普通鑄造容易形成枝晶而失去宏觀流動(dòng)性，不利于壓鑄的缺陷。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種半固態(tài)壓鑄鋁合金材料，由以下以重量百分比計(jì)的原料制成:Si 6%?9%，Cu<
0.3%,Mn 0.25%?0.55%，Mg 0.2%?0.5%，F(xiàn)e 0.6%?I.2%，Ni<0.15%，Zn<0.15%，Pb<
0.15%，Sn < 0.05%，Ti < 0.2%，雜質(zhì)總量 < 0.15%，Al余量。
[0006]進(jìn)一步的，所述半固態(tài)壓鑄鋁合金材料組成成分中，Si為7%。
[0007]進(jìn)一步的，所述半固態(tài)壓鑄鋁合金材料組成成分中，Μη*0.35%。
[0008]進(jìn)一步的，所述半固態(tài)壓鑄鋁合金材料組成成分中，Mg為0.3%。
[0009]進(jìn)一步的，所述半固態(tài)壓鑄鋁合金材料組成成分中，F(xiàn)e為0.9%。
[0010]進(jìn)一步的，還包含Cr< 0.02%，Sr < 0.02%，Zr < 0.02%。
[0011 ]進(jìn)一步的，還包含Pr < 0.04%，Pm < 0.02%，Sm < 0.02%。
[0012]使用所述半固態(tài)壓鑄鋁合金材料壓鑄成型的方法，包括以下步驟:
(1)按所述配比取出原材料，混合在一起進(jìn)行熔煉，熔煉完后檢測(cè)成分，檢測(cè)合格后，將熔融液體倒入鋁錠模具中，冷卻后處理并制成鋁錠；
(2)對(duì)鋁錠進(jìn)行烘干處理，之后將鋁錠放置于坩鍋內(nèi)加熱并熔融至720°;
(3)往720°的鋁液中加入除渣劑，將除渣除氣機(jī)的攪拌頭插入坩禍內(nèi)進(jìn)行攪拌，同時(shí)往鋁液中通入氮?dú)猓乖仍阡X液中的氣體同氮?dú)庖煌懦?，在攪??15分鐘之后，停止攪拌，并將浮在鋁液上表面的雜質(zhì)撈出；
(4)將鋁液溫度降低至640°即達(dá)到共晶溫度，并放置在保溫爐中保溫；
(5)用湯勺取出所需的鋁液，通過(guò)半固態(tài)制漿機(jī)將湯勺中的鋁液制成半固態(tài)漿料； (6)半固態(tài)漿料一形成便立即移送至壓射室內(nèi)，進(jìn)行壓鑄成型，制成鑄件。
[0013]進(jìn)一步的，步驟(6)中，將漿料壓鑄成微觀組織為球狀晶組織結(jié)構(gòu)的鑄件。
[0014]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于:
1、本發(fā)明中，Si(硅)和Fe(鐵)是鋁合金材料中的主要成分，通過(guò)將Si含量控制在6%?9%，F(xiàn)e含量控制在0.6%?1.2%，可以保證有良好的壓鑄成型性能、抗蝕性和脫模效果；設(shè)置Cu(銅)<0.3%，可以在提高合金強(qiáng)度的同時(shí)，又能使其抗蝕性不發(fā)生明顯的改變；同時(shí)添加
0.25%?0.55%的Mn(錳)，形成MnA16化合物，可以有效減小鐵的有害影響，并且Mn能阻礙鋁合金的再結(jié)晶過(guò)程，提高再結(jié)晶溫度，為合金漿料的半固態(tài)制漿過(guò)程提供有利條件；另外，適量的含有0.2%?0.5%的Mg(鎂)可以提高抗拉強(qiáng)度，在加Mg的同時(shí)加入Zn(鋅)，對(duì)合金的產(chǎn)生具有明顯的強(qiáng)化作用；加入Ti(鈦)，使Ti和Al形成結(jié)晶，起細(xì)化鑄造組織和焊縫組織的作用。
[0015]2、在本發(fā)明中，添加少量的Cr(鉻)，同樣可以減少Fe的有害作用，并且Cr在組分中能形成(CrFe )A17和(CrMn )A112等金屬間化合物，阻礙再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大過(guò)程，對(duì)合金有一定的強(qiáng)化作用，還能改善合金韌性和降低應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性;SK鍶)是表面活性元素，能改變金屬間化合物相的行為，因此加入Sr元素能改善合金的塑性加工性和最終產(chǎn)品質(zhì)量;ZK鋯)與Al能形成ZrA13化合物，可阻礙再結(jié)晶過(guò)程，細(xì)化再結(jié)晶晶粒，亦能細(xì)化鑄造組織。
[0016]3、在本發(fā)明中，Pr(鐠)、Pm(钷)、Sm(釤)都是稀土元素，加入Pr(鐠)、Pm(钷)、Sm(釤)可以顯著改善鋁合金的金相組織，細(xì)化晶粒，去除鋁合金中氣體和有害雜質(zhì)，減少鋁合金的裂紋源，從而提高鋁合金的強(qiáng)度，改善加工性能，還能改善鋁合金的耐熱性、可塑性和可鍛性，提高硬度，增加強(qiáng)度和韌性。
[0017]4、在本發(fā)明中，半固態(tài)壓鑄鋁合金材料制成的漿料具有流動(dòng)性好、導(dǎo)熱系數(shù)高等主要特點(diǎn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，可成型的散熱片最薄壁厚達(dá)0.35mm，高達(dá)40mm。鑄件本體取樣測(cè)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)為:硬度HB80，抗拉強(qiáng)度240MPa，屈服強(qiáng)度235MPa，延伸率5.8%，導(dǎo)熱系數(shù)147W/m-k。
[0018]5、在本發(fā)明中，半固態(tài)鑄造的鑄件凝固收縮減小，氣孔縮孔少，鑄件尺寸精度高、外觀質(zhì)量好，變形量小，減少了機(jī)械加工量，甚至可以得到無(wú)機(jī)械加工余量鑄件；消除了常規(guī)鑄件中的柱狀晶和粗大樹(shù)枝晶，鑄件組織細(xì)小、致密，分布均勻，不存在宏觀偏析，流動(dòng)性良好，可生產(chǎn)超薄壁件，導(dǎo)熱率提高50%;金屬充型平穩(wěn)、無(wú)湍流、無(wú)飛濺，而且充型溫度低，延長(zhǎng)模具壽命;簡(jiǎn)化鑄造工序，降低能耗，改善勞動(dòng)條件，由于凝固速度快，生產(chǎn)率高；提高鑄件力學(xué)性能。
[0019]6、在本發(fā)明中，半固態(tài)制漿機(jī)能把漿料壓鑄成微觀組織為球狀晶組織結(jié)構(gòu)的鑄件，球狀晶組織結(jié)構(gòu)與普通鋁合金液態(tài)壓鑄件微觀枝狀晶組織結(jié)構(gòu)相比不易失去流動(dòng)性，更容易進(jìn)行壓鑄。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021 ] 一種半固態(tài)壓鑄鋁合金材料，由以下以重量百分比計(jì)的原料制成:Si 6%?9%，Cu<0.3%，Mn 0.25%?0.55%，Mg 0.2%?0.5%，F(xiàn)e 0.6%?I.2%，Ni < 0.15%，Zn < 0.15%，Pb <0.15%,Sn <0.05%,Ti < 0.2%，雜質(zhì)總量< 0.15%，A1余量。通過(guò)將Si含量控制在6%?9%，F(xiàn)e含量控制在0.6%?1.2%，可以保證有良好的壓鑄成型性能、抗蝕性和脫模效果；同時(shí)添加
0.25%?0.55%的Mn，形成MnA16化合物，可以有效減小鐵的有害影響，并且Mn能阻礙鋁合金的再結(jié)晶過(guò)程，提高