CN114250388A - 一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件及制备方法，属于铝合金的技术领域。其组成为Si：5.5‑7.8wt.％、Cu：1.80‑2.98wt.％、Mg：0.4‑0.8wt.％、Ti：0.04‑0.16wt.％、Zr：0.04‑0.16wt.％、V：0.08‑0.15wt.％、Sc：0.15‑0.45wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。制备方法为配料和预热、熔炼、铝液处理、铸造、固溶淬火和时效处理。本发明的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件不仅能够制备汽车用复杂形状的零部件，且室温和300℃的综合力学性能都很优异，热处理后所得的复杂形状铸件的组织结构也优于现有的汽车轻量化零部件。

Description

一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件及制备方法
技术领域
本发明属于铝合金的技术领域，涉及一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件及制备方法。
背景技术
随着汽车行业的高速发展，能源问题日益紧迫，汽车带来的环境问题也日益严重。汽车零部件轻量化是缓解能源危机、降低温室气体排放、减少环境污染的有效途径，也是未来汽车发展方向。
而汽车零部件轻量化的核心基础就是汽车零部件材料的轻量化，目前汽车轻量化的材料主要是使用铝合金代替钢铁。然而由于部分汽车零部件形状较为复杂，如缸体、缸盖等零部件，只能通过铸造方式得到对应的铝合金汽车零部件。而这些零部件，不仅需要考虑室温力学性能，还需要同时考虑汽车运行过程的高温力学性能。
众所周知，现有的室温下高性能的铝合金种类较多，但如果在高温下，这些高性能的铝合金的力学性能会急剧下降，并不适用于在高温下工作的汽车复杂形状的零部件。
例如：中国专利CN 110029251 A公开了一种耐高温铝合金材料及其制备方法，其中耐高温铝合金是通过热挤压变形得到，不适用于成形形状较为复杂的零部件；且过度元素和稀土元素含量较高，生产成本较高，不利于工业大规模生产和推广，所制备的耐高温铝合金材料延伸率非常低，可加工性能较差。
中国专利CN 110952010 A公开了一种火箭槽体用耐高温铝合金板材的制造方法，其中的固溶处理后冷加工并不适用于成形形状较为复杂的汽车零部件，成形形状简单；且所得材料为板材，并非铸造成型，铸造组织结构和轧制组织结构完全不同，不具备技术可比性。
中国专利CN 113403558 A公开了一种铸造铝硅合金的热处理工艺，其中的热处理工艺针对的铝硅镁合金，与铝硅铜镁合金成分选择和各元素协同所起作用不同，组织结构不同；且热处理中的双重均匀化处理、一次淬火处理和一次时效处理所得的铸造铝硅合金的综合力学性能较低；未考虑300℃高温下的力学性能。
中国专利CN 113403510 A公开了一种高强韧性铸造铝硅合金及其制备方法，其中锑有剧毒，凝固得到的是合金铸锭，而非汽车用复杂形状的零部件；且固溶水淬和时效水淬对简单合金铸锭和复杂汽车用零部件组织结构的影响由于针对对象和工艺参数的选择不同而不同，也并未考虑300℃高温下的力学性能。
故而亟待需要一种能够在室温和高温下都具有高屈服强度和高抗拉强度的汽车用复杂形状的高强度铸造铝硅合金零部件材料选择和制备方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有技术中的铝合金材料在高温下多数力学性能较不理想，合金化元素成本高，含量多；且铸造的铝合金零部件形状不能复杂，热处理主要针对的是轧制板材而非铸造复杂形状的零部件，室温力学性能和高温力学性能相差甚远，不能满足汽车用复杂形状的高强度铸造铝硅合金零部件的性能需求。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件，所述高强铸造铝硅合金的化学成分按质量百分比计为Si：5.5-7.8wt.％、Cu：1.80-2.98wt.％、Mg：0.4-0.8wt.％、Ti：0.04-0.16wt.％、Zr：0.04-0.16wt.％、V：0.08-0.15wt.％、Sc：0.15-0.45wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
优选地，所述高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)。
优选地，所述高强铸造铝硅合金，在室温下屈服强度达到300MPa以上，抗拉强度达到380MPa以上，延伸率达到4％以上；在300℃下屈服强度达到205MPa以上，抗拉强度达到215MPa以上，延伸率达到3％以上。
所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，对称量好的原料进行预热处理；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温，加入除渣剂和精炼剂，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
优选地，所述步骤S1中的配料中，Mg元素需考虑10-20wt.％的烧损进行铝镁中间合金的选择。
优选地，所述步骤S1中的原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；预热温度为200-230℃，预热时间为20-30min。
优选地，所述步骤S2中的加热至熔化的温度为760±20℃。
优选地，所述步骤S3中的降温需要降至730±20℃，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.5-1.0wt.％，精炼时间为10-20min；不锈钢管为Φ7-Φ10mm，压力为4.5-5.5MPa；脱气时间为2-5min，保温时间为20-30min。
优选地，所述步骤S4中的模具预热温度为225±25℃。
优选地，所述步骤S5中的固溶处理为双级固溶处理，其是先在340-360℃下保温6-8h，再在490-510℃下保温1-2h。
优选地，所述步骤S6中的时效处理为双级时效处理，其是先进行11-13h的自然时效处理，再进行9-18h的人工时效处理。
优选地，所述步骤S6中的自然时效处理为将步骤S5中的铸件自然时效停放。
优选地，所述步骤S6中的人工时效处理为在120±10℃下保温4-8h，再在175±5℃下保温5-10h。
本发明实施例提供的上述技术方案，至少具有如下有益效果：
上述方案中，本发明的一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件中的Sc元素的加入起到细化和变质的作用，铝硅合金为铝硅铜镁系合金，不含成本加高的合金元素或含量非常少。
本发明采用了双级固溶和双级时效处理，将合金中第二相最大程度固溶到基体中，同时改善合金晶界和晶内分布，提高了材料的强度和硬度。
本发明的所述高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)。
本发明的所述高强铸造铝硅合金，在室温下屈服强度达到300MPa以上，抗拉强度达到380MPa以上，延伸率达到4％以上；在300℃下屈服强度达到205MPa以上，抗拉强度达到215MPa以上，延伸率达到3％以上。
本发明的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件不仅能够制备汽车用复杂形状的零部件，而且室温和300℃的综合力学性能都很优异，热处理后所得的复杂形状铸件的组织结构也优于现有的汽车轻量化零部件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的显微组织结构图，其中：(a)为实施例1对应的显微组织结构图，(b)为实施例2对应的显微组织结构图；
图2为本发明一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的端口形貌图，其中：(a)为实施例1对应的端口形貌图，(b)为实施例2对应的端口形貌图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
实施例1
一种高强铸造铝硅合金，其化学成分按质量百分比计为：Si：6.92wt.％、Cu：2.26wt.％、Mg：0.54wt.％、Ti：0.12wt.％、Zr：0.14wt.％、V：0.11wt.％、Sc：0.25wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
所述高强铸造铝硅合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；对称量好的原料进行预热处理，预热温度为200℃，预热时间为30min；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化，温度为760℃，得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温至730℃，加入除渣剂和精炼剂，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.8wt.％，精炼时间为17min，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温，不锈钢管为Φ8mm，压力为5MPa；脱气时间为2min，保温时间为25min；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件，预热温度为250℃；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，其是先在350℃下保温7h，再在500℃下保温1h；取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，先进行12h的自然时效处理，再进行120℃下保温6h，再在175℃下保温7h；最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
其中，如图1中的(a)所示，所制备得到的高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)；如图2中的(b)所示，端口形貌为微孔洞、韧窝和次生裂纹组成的混合断口形貌，还存在一些具有撕裂脊的解理面。
所制备得到的在室温下屈服强度达到307MPa，抗拉强度达到381MPa，延伸率达到8％；在300℃下屈服强度达到207MPa，抗拉强度达到215MPa，延伸率达到3.46％。
实施例2
一种高强铸造铝硅合金，其化学成分按质量百分比计为：Si：6.93wt.％、Cu：2.98wt.％、Mg：0.49wt.％、Ti：0.12wt.％、Zr：0.15wt.％、V：0.11wt.％、Sc：0.23wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
所述高强铸造铝硅合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；对称量好的原料进行预热处理，预热温度为220℃，预热时间为25min；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化，温度为775℃，得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温至730℃，加入除渣剂和精炼剂，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.6wt.％，精炼时间为20min，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温，不锈钢管为Φ7mm，压力为5.5MPa；脱气时间为3min，保温时间为20min；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件，预热温度为230℃；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，其是先在360℃下保温7h，再在500℃下保温1h；取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，先进行13h的自然时效处理，再进行125℃下保温6h，再在170℃下保温7h；最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
其中，如图1中的(b)所示，所制备得到的高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)；如图2中的(b)所示，端口形貌为微孔洞、韧窝和次生裂纹组成的混合断口形貌，还存在一些具有撕裂脊的解理面。
所制备得到的在室温下屈服强度达到324MPa，抗拉强度达到393MPa，延伸率达到4.5％；在300℃下屈服强度达到218MPa，抗拉强度达到226MPa，延伸率达到3.2％。
实施例3
一种高强铸造铝硅合金，其化学成分按质量百分比计为：Si：5.5wt.％、Cu：2.06wt.％、Mg：0.45wt.％、Ti：0.06wt.％、Zr：0.08wt.％、V：0.12wt.％、Sc：0.15wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
所述高强铸造铝硅合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；对称量好的原料进行预热处理，预热温度为210℃，预热时间为28min；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化，温度为740℃，得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温至712℃，加入除渣剂和精炼剂，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.6wt.％，精炼时间为12min，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温，不锈钢管为Φ10mm，压力为4.5MPa；脱气时间为4min，保温时间为23min；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件，预热温度为210℃；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，其是先在340℃下保温7h，再在510℃下保温1h；取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，先进行11h的自然时效处理，再进行110℃下保温4h，再在172℃下保温8h；最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
其中，所制备得到的高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)，端口形貌为微孔洞、韧窝和次生裂纹组成的混合断口形貌，还存在一些具有撕裂脊的解理面。
所制备得到的在室温下屈服强度达到320MPa，抗拉强度达到390MPa，延伸率达到4.8％；在300℃下屈服强度达到208MPa，抗拉强度达到223MPa，延伸率达到3.6％。
实施例4
一种高强铸造铝硅合金，其化学成分按质量百分比计为：Si：7.2wt.％、Cu：1.80wt.％、Mg：0.7wt.％、Ti：0.16wt.％、Zr：0.13wt.％、V：0.09wt.％、Sc：0.25wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
所述高强铸造铝硅合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；对称量好的原料进行预热处理，预热温度为220℃，预热时间为22min；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化，温度为750℃，得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温至740℃，加入除渣剂和精炼剂，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.7wt.％，精炼时间为18min，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温，不锈钢管为Φ9mm，压力为5.2MPa；脱气时间为3min，保温时间为24min；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件，预热温度为215℃；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，其是先在360℃下保温6h，再在498℃下保温1.5h；取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，先进行12.5h的自然时效处理，再进行130℃下保温4h，再在180℃下保温6h；最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
其中，所制备得到的高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)，端口形貌为微孔洞、韧窝和次生裂纹组成的混合断口形貌，还存在一些具有撕裂脊的解理面。
所制备得到的在室温下屈服强度达到315MPa，抗拉强度达到387MPa，延伸率达到5.1％；在300℃下屈服强度达到211MPa，抗拉强度达到228MPa，延伸率达到4.3％。
实施例5
一种高强铸造铝硅合金，其化学成分按质量百分比计为：Si：5.8wt.％、Cu：2.47wt.％、Mg：0.5wt.％、Ti：0.05wt.％、Zr：0.08wt.％、V：0.13wt.％、Sc：0.35wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
所述高强铸造铝硅合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；对称量好的原料进行预热处理，预热温度为215℃，预热时间为23min；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化，温度为770℃，得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温至745℃，加入除渣剂和精炼剂，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.9wt.％，精炼时间为17min，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温，不锈钢管为Φ10mm，压力为5.4MPa；脱气时间为2.5min，保温时间为26min；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件，预热温度为215℃；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，其是先在346℃下保温7h，再在504℃下保温1.8h；取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，先进行11-13h的自然时效处理，再进行117℃下保温7.5h，再在171℃下保温6h；最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
其中，所制备得到的高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)，端口形貌为微孔洞、韧窝和次生裂纹组成的混合断口形貌，还存在一些具有撕裂脊的解理面。
所制备得到的在室温下屈服强度达到320MPa，抗拉强度达到395MPa，延伸率达到4.9％；在300℃下屈服强度达到214MPa，抗拉强度达到225MPa，延伸率达到3.5％。
实施例6
一种高强铸造铝硅合金，其化学成分按质量百分比计为：Si：6.5wt.％、Cu：2.76wt.％、Mg：0.43wt.％、Ti：0.058wt.％、Zr：0.07wt.％、V：0.14wt.％、Sc：0.45wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
所述高强铸造铝硅合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；对称量好的原料进行预热处理，预热温度为228℃，预热时间为28min；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化，温度为777℃，得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温至750℃，加入除渣剂和精炼剂，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.7wt.％，精炼时间为17min，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温，不锈钢管为Φ8mm，压力为5.3MPa；脱气时间为4min，保温时间为27min；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件，预热温度为240℃；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，其是先在356℃下保温7h，再在498℃下保温2h；取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，先进行11-13h的自然时效处理，再进行125℃下保温7h，再在176℃下保温6h；最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
其中，所制备得到的高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)，端口形貌为微孔洞、韧窝和次生裂纹组成的混合断口形貌，还存在一些具有撕裂脊的解理面。
所制备得到的在室温下屈服强度达到318MPa，抗拉强度达到387MPa，延伸率达到4.3％；在300℃下屈服强度达到210MPa，抗拉强度达到218MPa，延伸率达到3.3％。
上述方案中，本发明的一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件中的Sc元素的加入起到细化和变质的作用，铝硅合金为铝硅铜镁系合金，不含成本加高的合金元素或含量非常少。
本发明采用了双级固溶和双级时效处理，将合金中第二相最大程度固溶到基体中，同时改善合金晶界和晶内分布，提高了材料的强度和硬度。
本发明的所述高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)。
本发明的所述高强铸造铝硅合金，在室温下屈服强度达到300MPa以上，抗拉强度达到380MPa以上，延伸率达到4％以上；在300℃下屈服强度达到205MPa以上，抗拉强度达到215MPa以上，延伸率达到3％以上。
本发明的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件不仅能够制备汽车用复杂形状的零部件，而且室温和300℃的综合力学性能都很优异，热处理后所得的复杂形状铸件的组织结构也优于现有的汽车轻量化零部件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件，其特征在于，所述高强铸造铝硅合金的化学成分按质量百分比计为Si：5.5-7.8wt.％、Cu：1.80-2.98wt.％、Mg：0.4-0.8wt.％、Ti：0.04-0.16wt.％、Zr：0.04-0.16wt.％、V：0.08-0.15wt.％、Sc：0.15-0.45wt.％、余量为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件，其特征在于，所述高强铸造铝硅合金的主要组织结构为α-Al和共晶Si，次要组织结构为Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al8Mg3FeSi6和Al3(ScZrTiV)。
3.根据权利要求1所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件，其特征在于，所述高强铸造铝硅合金，在室温下屈服强度达到300MPa以上，抗拉强度达到380MPa以上，延伸率达到4％以上；在300℃下屈服强度达到205MPa以上，抗拉强度达到215MPa以上，延伸率达到3％以上。
4.根据权利要求1-3任一所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、配料和预热：按所述高强铝硅合金成分进行原料配比称量，对称量好的原料进行预热处理；
S2、熔炼：将步骤S1中预热后的原料加入电阻炉内加热至熔化得到熔体；
S3、铝液处理：将步骤S2的熔体充分搅拌后降温，加入除渣剂和精炼剂，精炼后扒去浮渣，之后用不锈钢管在压力下对熔体进行脱气并保温；
S4、铸造：将经过步骤S3处理的熔体倒入已经预热好的模具内，待冷却后取出铝硅合金铸件；
S5、固溶淬火：将步骤S4得到的铝硅合金铸件放入热处理炉中进行固溶处理，取出铝硅合金铸件后放入冷水中再进行淬火处理；
S6、时效处理：将经过步骤S5处理的铝硅合金铸件进行时效处理，最后空冷至室温，得到室温和300℃的高强铸造铝硅合金。
5.根据权利要求4所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的原料为纯铝和铝硅、铝铜、铝镁、铝钛硼、铝锆、铝钒、铝钪中间合金；预热温度为200-230℃，预热时间为20-30min。
6.根据权利要求4所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的加热至熔化的温度为760±20℃。
7.根据权利要求4所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的降温需要降至730±20℃，除渣剂和精炼剂的加入量为熔体质量的0.5-1.0wt.％，精炼时间为10-20min；不锈钢管为Φ7-Φ10mm，压力为4.5-5.5MPa；脱气时间为2-5min，保温时间为20-30min。
8.根据权利要求4所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的模具预热温度为225±25℃。
9.根据权利要求4所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的固溶处理为双级固溶处理，其是先在340-360℃下保温6-8h，再在490-510℃下保温1-2h。
10.根据权利要求4所述的汽车复杂形状的高强铸造铝硅合金零部件的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中的时效处理为双级时效处理，其是先进行11-13h的自然时效处理，再进行9-18h的人工时效处理。
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