高強度壓鑄稀土鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強度壓鑄稀土鋁合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是以鋁為基加入其他元素組成的合金，是結(jié)構(gòu)工程中最常用的材料，具有比重小、傳熱性好、導(dǎo)電性好、環(huán)保、可回收循環(huán)利用等特點，被廣泛應(yīng)用于3C、汽車交通運輸，家居、航空航天、化工和火箭等各個領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的壓鑄(鑄造)鋁合金中，鋁-硅類合金占多數(shù)。這類合金的壓鑄性能優(yōu)良，但機械性能較差，硬度較低，耐磨性較差，不能滿足一些高強度、高韌性，耐腐蝕性產(chǎn)品的材質(zhì)要求。采用普通壓鑄鋁合金因機械性能低，無法進行熱處理，無法滿足要求，采用變形鋁合金，如6061/6063等，成型成本高昂、效率低下。因此迫切需要研發(fā)一種新型壓鑄稀土鋁合金來滿足高強、耐磨、高硬產(chǎn)品的材質(zhì)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高強度壓鑄稀土鋁合金及其制備方法，該鋁合金具有高強度、高硬度、高耐磨性，耐腐蝕性能良好。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種高強度壓鑄稀土鋁合金，包括如下組分:
S1:6 ?10wt%，
Cu:0.5 ?1.5wt%，
Fe:0.4 ?0.8wt%，
Mn:O ?0.50wt%，
Mg: 1.0 ?3.0wt%，
Zn: 1.5 ~ 2.5wt%，
T1:0.05 ?0.15wt%，
C:0.001 ?0.05wt%，
LaCe:0.2 ?0.5wt%，
Y:0.1 ?0.3wt%，
余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]優(yōu)選地，Mg與Si的重量比在1.73以下。
[0007]優(yōu)選地，F(xiàn)e的含量為:0.4?0.7wt%。
[0008]一種高強度壓鑄稀土鋁合金的制備方法，包括以下步驟:
(1)將純鋁、純鎂、純鋅、鋁銅合金、鋁鐵合金、鋁硅合金、鋁鈦碳硼合金、鋁錳、鎂鑭鈰合金、鎂釔合金預(yù)熱至150?200°C ；
(2)將經(jīng)步驟(I)處理后的純鋁、純鎂、純鋅、鋁銅合金、鋁鐵合金、鋁硅合金、鋁錳加入熔爐并全部熔化，熔化溫度保證在740?760°C，充分攪拌均勻，攪拌時間為10?15min ;
(3)在步驟(2)所獲熔體中依次添加除渣劑和用于去除雜質(zhì)氣體的精煉劑；
(4)將步驟(3)所獲熔體扒渣靜置，讓溫度保持在700?730°C，而后加入經(jīng)步驟(I)處理后的鋁鈦碳硼合金、鎂鑭鈰合金、鎂釔合金，充分攪拌并充分熔化后，通入氬氣精煉10?20min，扒渣；所述鋁鈦碳硼合金包括鋁鈦碳硼細化劑，所述鋁鈦碳硼細化劑添加含量為熔體質(zhì)量的0.05% ；
(5)將步驟(4)所獲熔體靜置降溫至680?700°C后，澆注成錠，獲得所述高導(dǎo)熱高導(dǎo)電的壓鑄稀土鋁合金。
[0009]優(yōu)選地，步驟(3)中所述的除渣劑和精煉劑的添加量均為步驟(2)所獲熔體質(zhì)量的 0.5%ο
[0010]優(yōu)選地，所述的除渣劑成分包括硅酸鹽；所述的精煉劑為無鈉精煉劑，成分包括氯化鎂或和氯化鉀。
[0011]本合金系屬于Al-Mg-S1-Cu合金系列，是一種高強壓鑄稀土鋁合金系列，該系列合金王要合金兀素為S1、Mg和Cu，其王要強化相為Mg2Si。
[0012]本發(fā)明在合金中添加了銅，鋁硅鎂合金系中，添加銅，銅在組織中的存在形式不僅取決于銅含量，而且受鎂、硅量的影響。當含銅量為0.5?1.5wt%時，Mg:Si < 1.08時，可形成W (Al4CuMg5Si4)相，該相也是強化相。同時銅的加入，有利于提高合金的流動性，提高抗拉強度和硬度。
[0013]本發(fā)明在合金中添加了輕稀土元素0.2?0.5wt%的LaCe，除去合金中夾氣夾雜，從而獲得微觀組織細化，合金熔體凈化的高強度、高耐磨性稀土鋁合金。同時除去鋁合金中的氫、氧、硫、氮、氯等非金屬雜質(zhì)和鈷、銅、鎳等金屬雜質(zhì)以及氧化物夾渣，進一步提升合金材料的鑄造性能；重稀土元素0.1?0.3wt%的Y，利用其固溶強化作用，在合金中生成固溶強化相，有利于提升合金的強度。
[0014]本發(fā)明添加含量為0.05wt%的優(yōu)質(zhì)變質(zhì)細化劑AlTiCB，以獲得Al4C3形核襯底，在固液界面前沿富集引起成分過冷，形成新的形核，進一步細化合金微觀組織，晶粒變成細等軸晶粒，進一步提升合金產(chǎn)品的強度。
[0015]本發(fā)明添加了0.4 ?0.8wt% 的 Fe，O ?0.50wt% 的 Mn，L 5 ?2.5wt% 的 Zn ;當Fe〈0.7%時，對力學(xué)性能影響較小，并可以細化晶粒；添加錳可以提高強度，改善耐腐蝕性，沖擊韌性和彎曲性能，減少Fe對合金的影響，一般控制在0.5%以下；添加Zn，可以改善合金的鑄造性能，可以適當提升合金機械性能。但Fe含量超過0.7%，生成不溶AlMnFeSi相，降低材料塑性，耐腐蝕性。
[0016]本發(fā)明中Mg與Si的重量比可以在1.73以下，則硅對Mg2Si在鋁中的固溶度沒有影響，可得到較高強度的合金。
[0017]本發(fā)明的壓鑄鋁合金具有強度高(σ b=300~360MPa, σ s=200~260MPa,δ =3.0-6.0%)、壓鑄性能好、硬度高，耐磨性和耐腐蝕性優(yōu)良，是交通、軍用、五金、汽車、3C骨架類等高硬耐磨產(chǎn)品的理想材料。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0019]本發(fā)明具體實施的技術(shù)方案是:
實施例1
將純鋁(A00鋁)、鋁錳合金(AlMnlO)、鋁硅合金(AlSil2)、鋁鐵合金(AlFelO)、鋁銅合金(A1-50CU)、純鎂(99.9)、純鋅(99.95)、鋁鈦碳硼合金、鎂鑭鈰(Mg-LaCe)、鎂釔(Mg_Y)，經(jīng)配料計算、熔煉和饒注，最終制得的合金主要元素的含量如下所示:
Si:6.0wt%，
Cu:0.5wt%，
Fe:0.42wt%，
Mn:0.05wt%，
Mg:1.0wt%，
Zn:1.5wt%，
Ti:0.05wt%，
C:0.002wt%，
LaCe:0.20wt%，
Y:0.12wt%，
剩余為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0020]測試室溫拉伸性能如下:
σ b (抗拉強度)=300MPa，σ s (屈服強度)=200MPa，δ (延伸率)=6.2% ；
實施例2
將純鋁(Α00鋁)、鋁錳合金(AlMnlO)、鋁硅合金(AlSil2)、鋁鐵合金(AlFelO)、鋁銅合金(A1-50CU)、純鎂(99.9)、純鋅(99.95)、鋁鈦碳硼合金、鎂鑭鈰(Mg-LaCe)、鎂釔(Mg_Y)，經(jīng)配料計算、熔煉和饒注，最終制得的合金主要元素的含量如下所示:
Si:7.5wt%，
Cu:0.8wt%，
Fe:0.55wt%，
Mn:0.15wt%，
Mg:1.5wt%，
Zn:1.8wt%，
Ti:0.08wt%，
C:0.006wt%，
LaCe:0.30wt%，
Y:0.15wt%，
剩余為Al和不可避免的雜質(zhì)。
[0021]測試室溫拉伸性能:
σ b (抗拉強度)=330MPa，σ s (屈服強度)=230MPa，δ (延伸率)=4.8% ；
實施例3
將純鋁(Α00鋁)、鋁錳合金(AlMnlO)、鋁硅合金(AlSil2)、鋁鐵合金(AlFelO)、鋁銅合金(A1-50CU)、