CN107236879A - 锆锶复合微合金化和镁合金化的高硬度耐腐蚀铝硅铜系铸造铝合金及制备方法 - Google Patents
锆锶复合微合金化和镁合金化的高硬度耐腐蚀铝硅铜系铸造铝合金及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107236879A CN107236879A CN201710640233.1A CN201710640233A CN107236879A CN 107236879 A CN107236879 A CN 107236879A CN 201710640233 A CN201710640233 A CN 201710640233A CN 107236879 A CN107236879 A CN 107236879A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistant
- corrosion
- alloy
- aluminum alloy
- mass percent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 76
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims 4
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 150000003438 strontium compounds Chemical group 0.000 title 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 title 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 84
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 81
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 75
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910018580 Al—Zr Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 9
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- ZBZJXHCVGLJWFG-UHFFFAOYSA-N trichloromethyl(.) Chemical compound Cl[C](Cl)Cl ZBZJXHCVGLJWFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims 1
- -1 wherein Substances 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 50
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 31
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 9
- VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N hexachloroethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)Cl VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 8
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 8
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/003—Alloys based on aluminium containing at least 2.6% of one or more of the elements: tin, lead, antimony, bismuth, cadmium, and titanium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al‑Si‑Cu铸造铝合金，其特征是所述的铝合金主要由铝（Al）、硅（Si）、铜（Cu）、镁（Mg）、锆（Zr）和锶（Sr）、铁（Fe）组成。所述的制备方法依次包括：（1）将纯Al和Al‑Si中间合金熔化后升温至850℃，然后依次加入Al‑Cu、Al‑Zr和Al‑Sr中间合金；（2）待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750℃，加入纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇铸成锭。本发明铝合金铸态组织致密，室温无缺口冲击韧性平均值为16.35J/cm2，拉伸强度为262.132MPa、延伸率为5.645％，同时其在3.5%NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93h时的均匀腐蚀速率为0.321081508mm/y。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金材料，尤其是一种新型高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金及其制备方法，具体地说是一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金及其制备方法。
背景技术
Al-Si（-Cu）系铸造铝合金是当前在工业中应用最多的铸造铝合金材料，这类合金的编号有：如国内的YL102（AlSi12）、YL112（AlSi8.5Cu3.5）、YL113（AlSi811Cu3），日本的ADC12（AlSi11Cu3）、ADC10（AlSi8.5Cu3.5）以及美国的A380（AlSi8.5Cu3.5）等，这些合金具有优良的铸造性能、较高的强度和良好的抗腐蚀性能，但是其塑性、韧性相对较低，限制了其应用。
众所周知，Al-Si（-Cu）系铸造铝合金的力学性能与其组织中的第二相(Si相等)的形态、尺寸、分布紧密相关。细化Si相是降低Si相对基体Al的割裂从而提高Al-Si（-Cu）系铸造铝合金性能的有效途径。锶（Sr）元素是铝合金中的一种很有效的长效变质剂，不仅可以有效细化Al-Si（-Cu）系铸造铝合金中的Si相，而且可以有效细化合金中的FeSiAl5等化合物相。锆（Zr）是一种与Al亲和力强的元素，加入到铝合金中，在合金凝固过程中锆（Zr）元素与Al形成A13Zr等高熔点物相，对合金的后续凝固起到非均质形核作用，不仅细化合金铸态基体组织，促进细小等轴晶形成，而且提高液态合金的流动性和元素分布均匀性。因此，Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化可以在不降低合金铸造性能、强度等性能的同时，大幅提高合金的塑性和韧性。
到目前为止，我国尚未有一种具有自主知识产权的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金及其制备方法可供使用，这一定程度上制约了我国高性能铸造铝合金产品制造业的发展。
发明内容
本发明的目的针对目前Al-Si（-Cu）系铸造铝合金硬度、耐腐蚀性较低的问题，发明一种在Al-Si-Cu系铸造铝合金成分设计的基础上，通过调整Si、Cu元素含量，同时添加微量锆（Zr）、锶（Sr）元素和少量镁（Mg）元素进行复合合金化，在不降低合金铸造性能（流动性）的同时，高效细化合金中的Si相和化合物相，大幅提高合金的硬度、耐腐蚀性，获得一种兼具优良铸造性能和高硬度耐腐蚀性的Al-Si-Cu系铸造铝合金，同时提供其制备方法。
本发明的技术方案之一是：
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其特征在于：它主要由铝（Al）、硅（Si）、铜（Cu）、镁（Mg）、锆（Zr）和锶（Sr）组成，其中，硅（Si）的质量百分比为7.88～8.02%，铜（Cu）的质量百分比为2.04～2.08%，镁（Mg）的质量百分比为0.406～0.421%，锆（Zr）的质量百分比为0.179～0.182%，锶（Sr）的质量百分比为0.0066～0.0069%，余量为铝和少量杂质元素（如铁，质量百分比为0.145～0.149%），各组份的质量百分比之和为100%。
本发明的技术方案之二是：
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的制备方法，其特征是其制备过程依次包括：
（1）首先，将纯Al和Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sr中间合金；
（2）其次，待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭，即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
所述的Al-Si中间合金中Si的质量百分比为10.21%，Al-Cu中间合金中Cu的质量百分比为50.12%， Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为4.11%，Al-Sr中间合金中Sr的质量百分比为9.89%。
本发明的有益效果：
（1）本发明获得了一种室温无缺口冲击韧性平均值为16.35J/cm2（按GB/T 229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法）；拉伸强度为262.132 MPa、延伸率为5.645 ％；硬度为93.65 HV、电导率为 36.9528％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.321081508 mm/y的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
（2）本发明在Al-Si-Cu系铸造铝合金成分设计的基础上，通过调整Si、Cu元素含量，同时添加微量锆（Zr）、锶（Sr）元素和少量镁（Mg）元素进行复合合金化，在不降低合金铸造性能保证合金组织致密的同时，高效细化了合金中的Si相和化合物相，大幅提高了合金的硬度、耐腐蚀性，如本发明Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu铸造铝合金（以实施例一为例），其硬度比未经Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的Al-Si-Cu铸造铝合金（以对比例一为例）的硬度提高了24.74 %，平均均匀腐蚀速率提高了8.23%。
（3）本发明Al-Si-Cu系铸造铝合金中Si相尺寸在1～2μm级，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2。
（4）本发明获得了冲击和拉伸断口都呈现韧窝特征的典型韧性断裂的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
（5）本发明公开了一种高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的成分及制备方法，一定程度上打破了国外对高性能铸造铝合金的技术封锁，可满足我国大型复杂薄壁高硬度耐腐蚀铸造铝合金产品的制造需求。
（6）本发明通过大量的试验获得了理想的制备方法，尤其是通过采用按次序加入各中间合金及纯金属的方法来控制各组份含量，按本发明的工艺能容易地得到符合要求的铝合金材料。
附图说明
图1是本发明实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织光学显微镜照片。
图2是本发明实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织扫描电子显微镜照片。
图3是本发明实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的冲击韧性试样断口扫描电子显微镜照片。
图4是本发明实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的拉伸试样断口扫描电子显微镜照片。
图5是本发明实施例一的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的腐蚀试样金相表面扫描电子显微镜照片。
图6是本发明对比例一的未经Zr、Sr复合微合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织光学显微镜照片。
图7是本对比例一的未经Zr、Sr复合微合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的金相组织扫描电子显微镜照片。
图8是本发明对比例一的未经Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的冲击韧性试样断口扫描电子显微镜照片。
图9是本发明对比例一的未经Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的拉伸试样断口扫描电子显微镜照片。
图10是本发明对比例一的未经Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金的腐蚀试样金相表面扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1、2、3、4、5所示。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe，本发明所有组份均采用质量百分比表示，本领域技术人员可通过常规算法将其换算成重量或质量，下同，凡组份相加不足100%的部分均为杂质)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、Al-Zr (95.69%Al, 4.11%Zr,0.20%Fe, 0.10%Si )中间合金、Al-Sr(89.86%Al, 9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：7.95%Si, 2.06 %Cu,0. 415%Mg, 0.181 ％Zr, 0.0067 %Sr,0.147 %Fe, 余量为铝和杂质元，其中的Fe由纯铝和中间合金中的微量元素形成。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密（图1），Si相细小，尺寸在1～2μm级，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2（图1、图2）；室温无缺口冲击韧性平均值为16.35 J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂（图3）；拉伸强度为262.132 MPa、延伸率为5.645 ％，拉伸试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂（图4）；硬度为93.65 HV、电导率为 36.9528％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.321081508mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小（图5）。
实施例二。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe，本发明所有组份均采用质量百分比表示，下同，凡组份相加不足100%的部分均为杂质)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、Al-Zr (95.69%Al, 4.11%Zr,0.20%Fe, 0.10%Si )中间合金、Al-Sr(89.86%Al, 9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：8.02%Si, 2.04 %Cu, 0. 421%Mg, 0.18％Zr, 0.0066%Sr,0.145%Fe, 余量为铝和杂质元素，其中的Fe由纯铝和中间合金中的微量元素形成。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1～2μm级，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为15.2J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为257.215MPa、延伸率为5.35％，拉伸试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为91.6 HV、电导率为 37.022％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）0.310289328为mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例三。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe，本发明所有组份均采用质量百分比表示，下同，凡组份相加不足100%的部分均为杂质)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金、Al-Zr (95.69%Al, 4.11%Zr,0.20%Fe, 0.10%Si )中间合金、Al-Sr(89.86%Al, 9.89%Sr,0.15%Fe, 0.10%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：7.94%Si, 2.08 %Cu, 0. 414%Mg, 0.179％Zr, 0.0066Sr,0.148%Fe, 余量为铝和杂质元素，其中的Fe由纯铝和中间合金中的微量元素形成。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1～2μm级，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为17.5J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为267.049MPa、延伸率为5.94％，拉伸试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为94.5HV、电导率为 36.676％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）0.331873688为mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例四（以质量计）。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将13.812克A00等级纯Al和77.179克Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入4.110克Al-Cu中间合金、4.428克Al-Zr中间合金、0.0698克Al-Sr中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入0.406克纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：7.88%Si, 2.06 %Cu,0.406%Mg, 0.182 ％Zr, 0.0069 %Sr,0.149 %Fe, 余量为铝和杂质元。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1～2μm级，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为17.1J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为264.126MPa、延伸率为5.82％，拉伸试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为93.6HV、电导率为 37.863％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）0.328675385为mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例五（以质量计）。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将12.657克A00等级纯Al和78.355克Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入4.150克Al-Cu中间合金、4.355克Al-Zr中间合金、0.0667克Al-Sr中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入0.416克纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：8.00%Si, 2.08 %Cu,0.416%Mg, 0.179 ％Zr, 0.0066 %Sr,0.147 %Fe, 余量为铝和杂质元。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1～2μm级，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为16.8J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为260.869MPa、延伸率为5.75％，拉伸试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为93.8HV、电导率为 38.742％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）0.330985142为mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
实施例六（以质量计）。
一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将12.251克A00等级纯Al和78.550克Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入4.070克Al-Cu中间合金、4.380克Al-Zr中间合金、0.0688克Al-Sr中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入0.421克纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：8.02%Si, 2.04 %Cu,0.421%Mg, 0.180 ％Zr, 0.0068 %Sr,0.149 %Fe, 余量为铝和杂质元。
本实施例的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金组织致密，Si相细小，尺寸在1～2μm级，形状呈颗粒状或短棒状，并且长径比小于等于2；室温无缺口冲击韧性平均值为16.5J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；拉伸强度为266.258MPa、延伸率为5.84％，拉伸试样断口呈韧窝特征的典型韧性断裂；硬度为93.2HV、电导率为 36.982％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）0.326856854为mm/y，腐蚀表面Si相尺寸细小。
对比例一。
如图6、7、8、9、10所示。
一种未经Zr和Sr复合微合金化和Mg合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金，其制备方法：
先将A00等级纯Al（99.79%Al, 0.14%Fe, 0.04%Si）和Al-Si (89.62 %Al, 10.21%Si,0.17% Fe，本发明所有组份均采用质量百分比表示，下同，凡组份相加不足100%的部分均为杂质)中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu(49.62%Al, 50.12%Cu,0.15%Fe, 0.11%Si )中间合金；待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭；即获得一种未经Zr和Sr复合微合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本对比例的未经Zr和Sr复合微合金化的Al-Si-Cu系铸造铝合金经光谱实际测量成分为：8.5 %Si, 2.14 %Cu, 0.136 %Fe, 余量为铝和杂质元素。
本对比例的未经Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金及其制备方法组织致密（图6），Si相较大，尺寸在微米级，形状呈长条状，并且长径比大于2（图6、图7）；室温无缺口冲击韧性平均值为9.93J/cm2（按GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法），冲击韧性试样断口呈准解理特征的典型脆性断裂（图8）；拉伸强度为202.68 MPa、延伸率为5.825％，拉伸试样断口呈准解理特征的典型脆性断裂（图9）；硬度为75.075HV，电导率为 33.9224166609％；在3.5% NaCl水溶液中37℃温度下浸泡93 h时的均匀腐蚀速率（按GB 1024-88金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）为0.296661583 mm/y，腐蚀表面Si相尺寸粗大（图10）。
以上仅列出了几个常见配比的铝合金的配比及制造方法，本领域的技术人员可以根据上述实例适当地调整各组份的配比并严格按上述步骤进行制造即可获得理想的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金，其特征在于：它主要由铝（Al）、硅（Si）、铜（Cu）、镁（Mg）、锆（Zr）和锶（Sr）组成，其中，硅（Si）的质量百分比为7.88～8.02%，铜（Cu）的质量百分比为2.04～2.08%，镁（Mg）的质量百分比为0.406～0.421%，锆（Zr）的质量百分比为0.179～0.182%，锶（Sr）的质量百分比为0.0066～0.0069%，余量为铝和少量杂质元素，各组份的质量百分比之和为100%。
2.一种权利要求1所述的Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金的制备方法，其特征是其制备过程依次包括：
（1）首先，将纯Al和Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sr中间合金；
（2）其次，待所有中间合金和金属熔化后，调节温度至750±10℃，加入纯Mg，待其熔化后，加入六氯乙烷精炼除气直至没有气体逸出，静置保温5～10 min后去渣并浇入预热至300±10℃的金属模具中浇铸成锭，即获得一种Zr、Sr复合微合金化和Mg合金化的高硬度耐腐蚀Al-Si-Cu系铸造铝合金。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所述的Al-Si中间合金中Si的质量百分比为10.21%，Al-Cu中间合金中Cu的质量百分比为50.12%， Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为4.11%，Al-Sr中间合金中Sr的质量百分比为9.89%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710640233.1A CN107236879A (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | 锆锶复合微合金化和镁合金化的高硬度耐腐蚀铝硅铜系铸造铝合金及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710640233.1A CN107236879A (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | 锆锶复合微合金化和镁合金化的高硬度耐腐蚀铝硅铜系铸造铝合金及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107236879A true CN107236879A (zh) | 2017-10-10 |
Family
ID=59989509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710640233.1A Pending CN107236879A (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | 锆锶复合微合金化和镁合金化的高硬度耐腐蚀铝硅铜系铸造铝合金及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107236879A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110607471A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-24 | 江苏大学 | Sr、Zr、Ti三元复合微合金化Al-Si-Cu系铸造铝合金及制备方法 |
| CN110629078A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-31 | 江苏大学 | 新型高强度高塑性铸锻复合铝合金及构件制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1555423A (zh) * | 2001-07-25 | 2004-12-15 | �Ѻ͵繤��ʽ���� | 切削性优异的铝合金和铝合金材及其制造方法 |
| CN101838760A (zh) * | 2010-03-29 | 2010-09-22 | 江苏大学 | 钪、锆和锶复合微合金化的6013型铝合金及其制备方法 |
| CN101838762A (zh) * | 2010-03-15 | 2010-09-22 | 江苏大学 | 高硬抗剥蚀7000系铝合金及其制备方法 |
| CN105463269A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-06 | 上海交通大学 | 高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其压力铸造制备方法 |
| CN106947892A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-07-14 | 南通江中光电有限公司 | 一种高强韧耐腐蚀铝合金材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-07-31 CN CN201710640233.1A patent/CN107236879A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1555423A (zh) * | 2001-07-25 | 2004-12-15 | �Ѻ͵繤��ʽ���� | 切削性优异的铝合金和铝合金材及其制造方法 |
| CN101838762A (zh) * | 2010-03-15 | 2010-09-22 | 江苏大学 | 高硬抗剥蚀7000系铝合金及其制备方法 |
| CN101838760A (zh) * | 2010-03-29 | 2010-09-22 | 江苏大学 | 钪、锆和锶复合微合金化的6013型铝合金及其制备方法 |
| CN105463269A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-06 | 上海交通大学 | 高强、高耐腐蚀铸造铝合金及其压力铸造制备方法 |
| CN106947892A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-07-14 | 南通江中光电有限公司 | 一种高强韧耐腐蚀铝合金材料及其制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110607471A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-24 | 江苏大学 | Sr、Zr、Ti三元复合微合金化Al-Si-Cu系铸造铝合金及制备方法 |
| CN110629078A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-31 | 江苏大学 | 新型高强度高塑性铸锻复合铝合金及构件制备方法 |
| CN110607471B (zh) * | 2019-08-27 | 2021-07-20 | 江苏大学 | Sr、Zr、Ti三元复合微合金化Al-Si-Cu系铸造铝合金及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7728832B2 (ja) | 熱処理不要のダイカストアルミニウム合金、その製造方法及び自動車車体構造部品 | |
| CN104073699A (zh) | 一种Al-Si-Cu-Mg系铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN110592444B (zh) | 一种700-720MPa强度耐热高抗晶间腐蚀铝合金及其制备方法 | |
| CN105296818A (zh) | 一种铝合金及其制备方法和应用 | |
| Wang et al. | The bimodal effect of La on the microstructures and mechanical properties of in-situ A356–TiB2 composites | |
| CN110592445B (zh) | 720-740MPa冷挤压Al-Zn-Mg-Cu-Ti铝合金及制备方法 | |
| CN101705397A (zh) | 一种Al-Si-Mg-Er稀土铸造铝合金 | |
| CN103422041A (zh) | 一种含钛的zam热浸镀锌合金及其制备方法 | |
| CN108300884A (zh) | 一种亚共晶Al-Mg2Si合金的变质及细化方法 | |
| CN106756305B (zh) | 一种铝合金变质处理方法 | |
| CN110592503A (zh) | 一种Al-6Si-3.5Cu型铸造铝合金的强韧化热处理工艺方法 | |
| US20160298217A1 (en) | Aluminum Alloy Refiner Material and Preparation Method Thereof | |
| CN107227421A (zh) | 镁锂合金及其制备方法 | |
| CN107447137A (zh) | 一种Zr和Sr复合微合金化的高强韧耐腐蚀Al‑Si‑Cu铸造铝合金及制备方法 | |
| CN107400809A (zh) | 锆锶复合微合金化的高强韧耐腐蚀低硅含量铝硅铜系铸造铝合金及制备方法 | |
| CN107338374A (zh) | Zr、Sr复合微合金化和Mn合金化的高强韧Al‑Si‑Cu系铸造铝合金及制备方法 | |
| CN109161743A (zh) | 一种耐腐蚀稀土微合金化铝合金及其制备方法 | |
| CN107236879A (zh) | 锆锶复合微合金化和镁合金化的高硬度耐腐蚀铝硅铜系铸造铝合金及制备方法 | |
| CN107385289A (zh) | 一种Zr和Sr复合微合金化的高强韧耐腐蚀亚共晶Al‑Si系铸造铝合金及制备方法 | |
| CN105200278B (zh) | 一种含Ce挤压铸造Al‑Si‑Cu‑Mg合金 | |
| CN110592448A (zh) | 新型耐热耐腐蚀2219型铝合金及其制备方法 | |
| WO2019101316A1 (en) | Al-si-mg-zr-sr alloy with particle-free grain refinement and improved heat conductivity | |
| CN110629081B (zh) | 新型耐热高强度高塑性耐腐蚀Al-Cu-Mg-Zn-Ti系铝合金及其制备方法 | |
| CN107385288A (zh) | 一种锆锶复合微合金化和锌合金化的高强韧铝硅铜铸造铝合金及制备方法 | |
| CN110592439B (zh) | 一种高塑性Al-Si-Cu系铸造铝合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171010 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |