CN105506408A - 一种用于汽车板材的压铸铝合金及其生产工艺 - Google Patents

一种用于汽车板材的压铸铝合金及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车板材的压铸铝合金，其组分及各组分的质量百分比为：Si3.6～5.9％、Mg2.2～2.9％、Cu0.9～1.5％、Mn0.6～1.1％、Sr0.05～0.11％、Ce0.04～0.06％、Zr0.04～0.06％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。其生产工艺包括熔化、精炼、静置、压铸、固溶淬火处理和时效处理。本发明使铝合金在抗拉强度、屈服强度都有大幅提升，且韧性大、抗挤压性能好，还具有良好的耐腐蚀性。

Description

一种用于汽车板材的压铸铝合金及其生产工艺
技术领域
本发明涉及铝合金加工领域，特别是一种用于汽车板材的压铸铝合金及其生产工艺。
背景技术
在轻量化金属中，镁合金密度虽比铝合金小，但镁锭成本较高，且零件制造过程中还有许多技术障碍，如缺少高温压铸合金和设计数据，表面处理技术粗劣，结合水平低等，所以目前在汽车上的使用量相当有限；而航空航天用的钛合金虽有高的机械强度，但制造工艺困难和制造成本昂贵，导致钛合金无法大批量的应用于汽车生产。由于铝合金在成本、制造技术、机械性能、可持续发展(地壳中铝含量最多，占8.1％)等方面综合性能好，因此铝合金是现在及将来汽车工业中的首选轻金属材料。
目前，铝合金在汽车领域的应用主要集中在发动机构件和轮毂的铸造，而与此同时，铝合在汽车车身板材上的应用开始逐渐受到关注；其中，Al-Mg-Si系合金因具有优异的挤压性能、相对高的强度和耐腐蚀性而成为车身、门板等壳体构件的主要选择；然而，在铸造过程中，铝合金组分、熔炼和热处理工艺参数对板材性能都有重要影响，如何选择最优成分和最优工艺参数成为人们研究的重点。
发明内容
本发明提供了一种用于汽车板材的压铸铝合金及其生产工艺，使汽车板材具有优良的机械性能。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于汽车板材的压铸铝合金，其组分及各组分的质量百分比为：Si3.6～5.9％、Mg2.2～2.9％、Cu0.9～1.5％、Mn0.6～1.1％、Sr0.05～0.11％、Ce0.04～0.06％、Zr0.04～0.06％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
优选的，所述用于汽车板材的压铸铝合金的组分及各组分的质量百分比为：Si5.1％、Mg2.5％、Cu1.2％、Mn0.9％、Sr0.09％、Ce0.05％、Zr0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
一种用于汽车板材的压铸铝合金的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至730～750℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锰合金和镁锶合金，继续升温至770～780℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至750～770℃，喷入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置5～10min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至750-760℃，加入细化剂和铝铈合金、铝锆合金，通入氩气进行除气精炼，除气时间为12～16min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)压铸：将模具的型腔预热至220～230℃，再将步骤(3)处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中，其中充型开始时的熔液流速为0.26～0.30m/s、铸造压力为50～55MPa，充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.7～1.9m/s、铸造压力为65～70MPa，直至充型压铸结束；
(5)固溶淬火处理：淬火加热温度为535～540℃，淬火保温时间为50～60min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
(6)时效温度为150～160℃，时效时间为9h；完成后得铝合金成品。
本发明具有以下优点：
(1)通过Al、Mg、Si等元素的合理配比，并特别添加了Ce、Zr元素，使铝合金具有优良的加工性能，且获得晶粒细小且分布均匀的铝合金组织，提高了铝合金的机械性能；
(2)选择了适当的熔炼和热处理工艺参数，使铝合金在抗拉强度、屈服强度都有大幅提升，且韧性大、抗挤压性能好，还具有良好的耐腐蚀性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围和应用范围不限于以下实施例：
实施例1
一种用于汽车板材的压铸铝合金，其组分及各组分的质量百分比为：Si5.1％、Mg2.5％、Cu1.2％、Mn0.9％、Sr0.09％、Ce0.05％、Zr0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述用于汽车板材的压铸铝合金的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至730～750℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锰合金和镁锶合金，继续升温至770～780℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至750～770℃，喷入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置5～10min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至750-760℃，加入细化剂和铝铈合金、铝锆合金，通入氩气进行除气精炼，除气时间为12～16min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)压铸：将模具的型腔预热至220～230℃，再将步骤(3)处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中，其中充型开始时的熔液流速为0.26～0.30m/s、铸造压力为50～55MPa，充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.7～1.9m/s、铸造压力为65～70MPa，直至充型压铸结束；
(5)固溶淬火处理：淬火加热温度为535～540℃，淬火保温时间为50～60min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
(6)时效温度为150～160℃，时效时间为9h；完成后得铝合金成品。
采用上述方法制得的铝合金，在室温下测试其机械性能：拉伸强度为331MPa，屈服强度为227MPa，延伸率为20.8％。
实施例2
一种用于汽车板材的压铸铝合金，其组分及各组分的质量百分比为：Si3.6％、Mg2.2％、Cu0.9％、Mn0.6％、Sr0.05％、Ce0.04％、Zr0.04％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述用于汽车板材的压铸铝合金的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至730～750℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锰合金和镁锶合金，继续升温至770～780℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至750～770℃，喷入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置5～10min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至750-760℃，加入细化剂和铝铈合金、铝锆合金，通入氩气进行除气精炼，除气时间为12～16min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)压铸：将模具的型腔预热至220～230℃，再将步骤(3)处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中，其中充型开始时的熔液流速为0.26～0.30m/s、铸造压力为50～55MPa，充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.7～1.9m/s、铸造压力为65～70MPa，直至充型压铸结束；
(5)固溶淬火处理：淬火加热温度为535～540℃，淬火保温时间为50～60min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
(6)时效温度为150～160℃，时效时间为9h；完成后得铝合金成品。
采用上述方法制得的铝合金，在室温下测试其机械性能：拉伸强度为273MPa，屈服强度为195MPa，延伸率为14.3％。
实施例3
一种用于汽车板材的压铸铝合金，其组分及各组分的质量百分比为：Si5.9％、Mg2.9％、Cu1.5％、Mn1.1％、Sr0.11％、Ce0.06％、Zr0.06％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述用于汽车板材的压铸铝合金的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至730～750℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锰合金和镁锶合金，继续升温至770～780℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至750～770℃，喷入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置5～10min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至750-760℃，加入细化剂和铝铈合金、铝锆合金，通入氩气进行除气精炼，除气时间为12～16min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)压铸：将模具的型腔预热至220～230℃，再将步骤(3)处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中，其中充型开始时的熔液流速为0.26～0.30m/s、铸造压力为50～55MPa，充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.7～1.9m/s、铸造压力为65～70MPa，直至充型压铸结束；
(5)固溶淬火处理：淬火加热温度为535～540℃，淬火保温时间为50～60min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
(6)时效温度为150～160℃，时效时间为9h；完成后得铝合金成品。
采用上述方法制得的铝合金，在室温下测试其机械性能：拉伸强度为317MPa，屈服强度为216MPa，延伸率为20.3％。

Claims (3)

1.一种用于汽车板材的压铸铝合金，其特征在于：
所述铝合金的组分及各组分的质量百分比为：Si3.6～5.9％、Mg2.2～2.9％、Cu0.9～1.5％、Mn0.6～1.1％、Sr0.05～0.11％、Ce0.04～0.06％、Zr0.04～0.06％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的用于汽车板材的压铸铝合金，其特征在于：
所述铝合金的组分及各组分的质量百分比为：Si5.1％、Mg2.5％、Cu1.2％、Mn0.9％、Sr0.09％、Ce0.05％、Zr0.05％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
3.根据权利要求1或2所述的用于汽车板材的压铸铝合金的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)熔化：先将纯铝、纯镁、铝硅合金加入熔炼炉中，加热至730～750℃并搅拌使合金完全熔化，然后加入电解铜、铝锰合金和镁锶合金，继续升温至770～780℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至750～770℃，喷入精炼剂进行精炼处理，精炼完成后静置5～10min，将铝合金熔液的表面渣扒出，然后升温至750-760℃，加入细化剂和铝铈合金、铝锆合金，通入氩气进行除气精炼，除气时间为12～16min，除气完毕检验铝合金熔液成分，待检验合格后进行第二次扒渣，完成精炼过程；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)压铸：将模具的型腔预热至220～230℃，再将步骤(3)处理后的铝合金熔液后压射到模具的型腔中，其中充型开始时的熔液流速为0.26～0.30m/s、铸造压力为50～55MPa，充型率超过60％后，提高熔液的流速至1.7～1.9m/s、铸造压力为65～70MPa，直至充型压铸结束；
(5)固溶淬火处理：淬火加热温度为535～540℃，淬火保温时间为50～60min，淬火转移时间≤28s，淬火后停放时间为3.5h；
(6)时效温度为150～160℃，时效时间为9h；完成后得铝合金成品。
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