CN105543586A - 一种含Er高冲击韧性铸造铝硅合金 - Google Patents

一种含Er高冲击韧性铸造铝硅合金 Download PDF

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亓鹏
官刘毅
吕文建
王同波
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Abstract

一种含Er高冲击韧性铸造铝硅合金，属于金属合金技术领域。本发明所提供的合金中各合金组分及其重量百分比为：Si的含量为6.7～7.3％，Mg的含量为0.32～0.40％，Ti的含量为0.08～0.15％，Er的含量为0.08～0.25％，B的含量为0.005％，Fe的含量不大于0.13％，余量为Al及总量不超过0.02％的杂质。本发明加入了稀土元素Er，使共晶硅及α晶粒得到细化，冲击韧性(ak)相对于普通铸造铝硅合金提升56％。由此可推断，Er有望成为改善铸造铝硅合金冲击韧性的有效合金元素。

Description

一种含Er高冲击韧性铸造铝硅合金
技术领域
本发明属于金属合金技术领域，具体涉及添加Er的铸造铝硅合金。
背景技术
铸造铝硅合金因其优良的铸造性能，抗腐蚀性能等成为最为广泛使用的铸造铝合金，广泛应用于汽车零部件。冲击韧性是材料抵抗冲击载荷的能力，是材料的重要性能之一，而当前对于铸造铝硅合金冲击韧性的研究相对较少，稀土元素对铝合金综合性能的提高具有显著作用，其中Er有细化晶粒及长效变质作用，对于铸造铝硅合金性能具有一定的积极作用，但是对于含Er的铸造铝硅合金特别是对冲击韧性的影响缺乏相应的研究。
发明内容
本发明目的在于提供一种添加Er的高冲击韧性的铸造铝硅合金，提高铝硅合金的冲击性能，特别是浇铸模具温度450℃～500℃，自然空冷工艺下，还能进一步提高铝硅合金的冲击性能。综合成本因素，Er含量在0.2％时，冲击韧性相对于普通铸造铝硅合金提高了56％。
一种含Er的高冲击韧性铸造铝硅合金，其特征在于，合金中各合金组分及其重量百分比为：Si的含量为6.7～7.3％，Mg的含量为0.32～0.40％，Ti的含量为0.08～0.15％，Er的含量为0.08～0.25％，B的含量为0.005％，Fe的含量不大于0.13％，余量为Al及总量不超过0.02％的杂质。
合金中稀土Er的重量百分比最优选0.2％。
本发明所提供的添加Er的铸造铝硅合金，采用石墨坩埚电阻炉制备：将真空熔炼的Al-6Er中间合金加入到铸造铝硅合金中，调节成分，于760℃～800℃熔炼，再于700℃～720℃浇铸，模具温度450℃～500℃，空冷后获得合金铸锭。
本发明所提供的铝合金依照铝合金汽车轮毂工艺生产，可作为铝合金轮毂材料。
本发明具有以下有益效果：
本发明加入了稀土元素Er和Ti，晶粒得到细化，冲击韧性(ak)明显提升。由此可推断，Er有望成为改善铸造铝硅合金冲击韧性的有效合金元素，模具温度450℃～500℃，空冷后获得合金铸锭的工艺完全符合铝合金轮毂实际生产工艺条件，添加稀土元素后比铝合金轮毂厂家生产未添加稀土铝合金轮毂性能提升56％。
附图说明
图1：本发明实施例(不同Er添加量)的固溶处理及模拟烤漆时效处理金相组织。a)实施例1、b)实施例2、c)实施例3。
图2：本发明实施例(不同Er添加量)的固溶处理及模拟烤漆时效处理冲击韧性比较图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
将Al-7.2Si-7Ti(6.767kg)、Al(302.752kg)、Al-24Si(131.25kg)加入到电阻炉中进行熔炼，加热温度760℃～800℃，待Al-7.2Si-7Ti、Al、Al-24Si合金熔炼完毕，精炼除渣，加入预热后的Al-6Er中间合金(7.5kg)、Al-8B中间合金(0.306kg)、高纯镁(1.425kg)，等合金完全熔化后，测试熔体含氢量及炉前成分检测，成分准确后采用氩气除气、搅拌，测试氢含量达到目标值后结束除气，再于700℃～720℃浇铸，模具温度450℃～500℃，经自然空冷后获得含Er的铸造铝硅合金铸锭。
实施例2
将Al-7.2Si-7Ti(6.767kg)、Al(299.002kg)、Al-24Si(131.25kg)加入到电阻炉中进行熔炼，加热温度760℃～800℃，待Al-7.2Si-7Ti、Al、Al-24Si合金熔炼完毕，精炼除渣，加入预热后的Al-6Er中间合金(11.25kg)、Al-8B中间合金(0.306kg)、高纯镁(1.425kg)，等合金完全熔化后，测试熔体含氢量及炉前成分检测，成分准确后采用氩气除气、搅拌，测试氢含量达到目标值后结束除气，再于700℃～720℃浇铸，模具温度450℃～500℃，经自然空冷后获得含Er的铸造铝硅合金铸锭。
实施例3
将Al-7.2Si-7Ti(6.767kg)、Al(295.253kg)、Al-24Si(131.25kg)加入到电阻炉中进行熔炼，加热温度760℃～800℃，待Al-7.2Si-7Ti、Al、Al-24Si合金熔炼完毕，精炼除渣，加入预热后的Al-6Er中间合金(15kg)、Al-8B中间合金(0.306kg)、高纯镁(1.425kg)，等合金完全熔化后，测试熔体含氢量及炉前成分检测，成分准确后采用氩气除气、搅拌，测试氢含量达到目标值后结束除气，再于700℃～720℃浇铸，模具温度450℃～500℃，经自然空冷后获得含Er的铸造铝硅合金铸锭。
将上述3个实例中获得的铸锭经540℃/320min固溶处理后取出25s内，将铸锭放于水温85℃水中淬水，后经模拟烤漆时效处理(130℃×160min+140℃×30min+190℃×45min+155℃×90min)。对处理后铸锭按照GB/T229-2007加工成V型缺口冲击试件，在夏比摆锤冲击试验机上测试不同Er含量合金的冲击吸收能量，用冲击韧性公式计算得到冲击韧性，如表1所示。
从表1中可以看出，Er可不同程度的提高经固溶处理及模拟烤漆时效处理铸造铝硅合金的冲击韧性，且在Er含量为0.2％时，得到明显提升，从附图1中可以看到，添加稀土元素Er后，共晶硅相由针状变为短棒状，组织得到细化，附图2可以看到冲击韧性提高。
表1不同铒含量铸造铝硅合金固溶处理及模拟烤漆时效处理态冲击韧性
。

Claims (4)

1.一种含Er的高冲击韧性铸造铝硅合金，其特征在于，合金中各合金组分及其重量百分比为：Si的含量为6.7～7.3％，Mg的含量为0.32～0.40％，Ti的含量为0.08～0.15％，Er的含量为0.08～0.25％，B的含量为0.005％，Fe的含量不大于0.13％，余量为Al及总量不超过0.02％的杂质。
2.按照权利要求1所述的一种含Er的高冲击韧性铸造铝硅合金，其特征在于，合金中稀土Er的重量百分比为0.2％。
3.权利要求1所述的一种含Er的高冲击韧性铸造铝硅合金的制备方法，其特征在于，采用石墨坩埚电阻炉制备，将真空熔炼的Al-6Er中间合金加入到铸造铝硅合金中，调节成分，于760℃～800℃熔炼，再于700℃～720℃浇铸，模具温度450℃～500℃，空冷后获得合金铸锭。
4.权利要求1或2所述的含Er的高冲击韧性铸造铝硅合金作为铝合金汽车轮毂材料。
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