| 专利名称： | 一种含Er高冲击韧性铸造铝硅合金 | ||
| 专利名称(英文)： | A containing Er high impact toughness casting aluminum-silicon alloy | ||
| 专利号： | CN201610130553.8 | 申请时间： | 20160308 |
| 公开号： | CN105543586A | 公开时间： | 20160504 |
| 申请人： | 北京工业大学 | ||
| 申请地址： | 100124 北京市朝阳区平乐园100号 | ||
| 发明人： | 李伯龙; 亓鹏; 官刘毅; 吕文建; 王同波; 聂祚仁 | ||
| 分类号： | C22C21/02; C22C1/03; B22D21/04 | 主分类号： | C22C21/02 |
| 代理机构： | 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 | 代理人： | 张慧 |
| 摘要： | 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。 | ||
| 摘要(英文)： | A containing Er high impact toughness casting aluminum-silicon alloy, which belongs to the technical field of metal alloy. The invention offers various alloy in the alloy and the weight percentage of the components : the content of the Si -6.7 7.3%, mg is in a content of 0.32-0.40%, Ti content is 0.08-0.15%, Er is in a content of 0.08-0.25%, B content is 0.005%, Fe content of not greater than 0.13%, the rest is Al and total amount of not more than 0.02% impurity. The invention adds Er rare earth element, and silicon make the grain α get refinement, impact toughness (a k) relative to an ordinary casting aluminum-silicon alloy lifting 56%. From this it can be inferred, is expected to become Er casting aluminum-silicon alloy to improve the effective impact toughness of the alloy elements. | ||
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。
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。
翻译：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
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