专利名称：高性能压铸铝合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金材料，特别是涉及一种高性能压铸铝合金材料。
背景技术：
目前，常用的Al-Si-Cu-Mg系压铸铝合金一般由Al、Si、Cu、Mg等组分组成，如我国的ZL112Y、ZL113Y，日本的ADC10、ADC12、ADC14等，这类铝合金虽有较好的铸造性能，较高的抗拉强度，但都有延伸率较低，特别是切削性能不好的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种既具有较好的铸造性能和较高的抗拉强度，同时又具较高的延伸率和良好切削性能的高性能压铸铝合金。
本发明的技术方案所涉及的高性能压铸铝合金，采用常规铝合金熔炼工艺，在Al、Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Fe等组分外加入了混合稀土元素，其组分及重量百分比为Si9.5～11.5、Cu2.0～3.0、Mg0.3～0.4、混合稀土RE0.1～0.3、Mn≤0.5、Zn≤1.0、Fe≤1.0，其余为Al。其中混合稀土RE组分、含量的重量百分比为La5～80、Ce5～40、Nd1～20、Y1～20、Pr1～20。
本发明所涉及的高性能压铸铝合金，其熔炼工艺为将坩埚预热至暗红色(炉料在加入前也应预热)。先把约2/3的铝料加入坩埚中熔化，当铝料成浆糊状时，把结晶硅压入铝液中，并将余下的铝料加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅，不让其漂浮，否则烧损会较严重。当Si完全熔化后，均匀搅拌，加入Al-Mn、Al-Fe、Al-Cu中间合金、锌。当温度达到710℃～730℃时扒渣，加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5～10分钟，扒渣，再用钟罩压入镁，并搅拌，升温至740℃～760℃时，加入Al-10％RE中间合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置5～10分钟，于710℃～730℃出炉。
本发明技术方案的机理是通过加入一定量的混合稀土元素，使其在熔炼过程中不仅能起到变质的作用，而且还能起到净化作用和细化铸态组织的作用。稀土使氢、氧和夹杂物的含量降低，细化了晶粒和枝晶网络，稀土与非金属元素作用产生的高熔点化合物弥散于基体中。稀土与金属元素生成的高熔点金属间化合物，不仅消除了大块组织，又稳定了晶界。因而，稀土的加入，不仅提高了延伸率，也提高了抗拉强度，同时也改良了切削加工性能。
本发明具有如下特点(1)本发明是在压铸铝合金ZL112Y、ADC12等合金的基础上进行了成分调整，并加入了微量的混合稀土。(2)微量混合稀土的加入不仅能起到变质的作用，而且还能起到净化作用和细化铸态组织的作用(3)本合金在金属型重力浇铸条件下，其室温抗拉强度大于240MPa、伸长率大于2.8％，布氏硬度大于95。不仅具有良好的流动性和机械性能，而且具有良好的切削加工性能。(4)本发明的熔炼设备无需进行技术改造，熔炼工艺简便易行。
具体实施例方式合金熔炼在5千瓦的电阻坩埚炉中进行。
Al-10％RE中间合金的配制将纯镧和富铈混合稀土按比例配制成重量百分比为La5～80、Ce5～40、Nd1～20、Y1～20、Pr1～20的混合稀土，再将其与铝配制成Al-10％RE中间合金。
实施例1熔炼所用材料为结晶硅、Al-10％RE、Al-10％Mn、Al-10％Fe、Al-50％Cu中间合金、99.5％锌锭、重熔用铝锭、重熔用镁锭原材料配比(重量百分比)为Si11.0、Cu2.0、Mg0.3、RE0.1、Zn0.8、Mn0.4、Fe1.0，其余为Al。
按上述成分配制合金，先把约2/3的铝料加入坩埚中熔化，当铝料成浆糊状时，把结晶硅压入铝液中，并将余下的铝料加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅，不让其漂浮，否则烧损会较严重。当Si完全熔化后，均匀搅拌，加入Al-50％Cu、Al-10％Mn、Al-10％Fe中间合金、锌。当温度达到710℃时扒渣，加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置10min，扒渣，再用钟罩压入镁，并搅拌，升温至750℃时，加入Al-10％RE中间合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置10min，于710℃浇注。其成品成分为Si10.23、Cu2.05、Mg0.21、混合稀土RE0.07、Fe0.85、Zn0.66、Mn0.31。本合金在金属型重力浇铸条件下，其室温抗拉强度为242MPa、伸长率为3.2％，布氏硬度为96。
实施例2熔炼所用材料和设备与实施例1相同。
合金的成分(重量百分比)为Si11.0、Cu2.5、Mg0.4、RE0.2、Zn0.8、Mn0.4、Fe1.0，其余为Al。
按上述成分配制合金，先把约2/3的铝料加入坩埚中熔化，当铝料成浆糊状时，把结晶硅压入铝液中，并将余下的铝料加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅，不让其漂浮，否则烧损会较严重。当Si完全熔化后，均匀搅拌，加入Al-50％Cu、Al-10％Mn、Al-10％Fe中间合金、锌。当温度达到720℃时扒渣，加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置10分钟，扒渣，再用钟罩压入镁，并搅拌，升温至750℃时，加入Al-10％RE中间合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置10分钟，于720℃浇注。其成品成分为Si10.21、Cu2.60、Mg0.28、混合稀土RE0.16、Fe0.92、Zn0.73、Mn0.32。本合金在金属型重力浇铸条件下，其室温抗拉强度为255MPa、伸长率为3.0％，布氏硬度为102。
实施例3熔炼所用材料和设备与实施例1相同。
合金的成分(重量百分比)为Si11.5、Cu3.0、Mg0.4、RE0.3、Zn0.8、Mn0.4、Fe1.0，其余为Al。
按上述成分配制合金，先把约2/3的铝料加入坩埚中熔化，当铝料成浆糊状时，把结晶硅压入铝液中，并将余下的铝料加入坩埚中，覆盖加入的结晶硅，不让其漂浮，否则烧损会较严重。当Si完全熔化后，均匀搅拌，加入Al-50％Cu、Al-10％Mn、Al-10％Fe中间合金、锌。当温度达到730℃时扒渣，加入炉料总重量0.3％的无钠精炼剂进行精炼除气，精炼完毕后静置5分钟，扒渣，再用钟罩压入镁，并搅拌，升温至750℃时，加入Al-10％RE中间合金，并搅拌，熔清后扒渣，静置5分钟，于730℃浇注。其成品成分为Si10.71、Cu3.06、Mg0.31、混合稀土RE0.24、Fe0.82、Zn0.75、Mn0.35。本合金在金属型重力浇铸条件下，其室温抗拉强度为260MPa、伸长率为2.8％，布氏硬度为104。
权利要求
1.一种高性能压铸铝合金，其特征在于该合金的组分及重量百分比为Si9.5～11.5Cu2.0～3.0Mg0.3～0.4混合稀土RE0.1～0.3Mn≤0.5Zn≤1.0Fe≤1.0其余为Al；其中混合稀土RE的组分及重量百分比为La5～80Ce5～40Nd1～20Y1～20Pr1～20。
2.根据权利要求1所述的高性能压铸铝合金，其特征在于该铝合金具体的组分及重量百分比为Si11.0Cu2.0Mg0.3混合稀土RE0.1Mn0.4Zn0.8Fe1.0其余为Al。
3.根据权利要求1所述的高性能压铸铝合金，其特征在于该铝合金具体的组分及重量百分比为Si11.0Cu2.5Mg0.4混合稀土RE0.2Mn0.4Zn0.8Fe1.0其余为Al。
4.根据权利要求1所述的高性能压铸铝合金，其特征在于该铝合金具体的组分及重量百分比为Si11.5Cu3.0Mg0.4混合稀土RE0.3Mn0.4Zn0.8Fe1.0其余为Al。
全文摘要
本发明涉及一种铝合金材料，特别是涉及一种高性能压铸铝合金材料。本发明高性能压铸铝合金，其特征在于由Al、Si、Cu、Mg、混合稀土RE、Mn、Zn、Fe等组分组成，其组分含量的重量百分比为Si9.5～11.5、Cu2.0～3.0、Mg0.3～0.4、混合稀土RE0.1～0.3、Mn≤0.5、Zn≤1.0、Fe≤1.0，其余为Al。其中混合稀土RE组分含量的重量百分比为La5～80、Ce5～40、Nd1～20、Y1～20、Pr1～20。本发明在金属型重力浇铸条件下，室温抗拉强度大于240MPa、伸长率大于2.8％，布氏硬度大于95。不仅具有良好的流动性，而且具有良好的机械性能和切削加工性能。
文档编号C22C21/02GK1584087SQ200410040009
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月15日 优先权日2004年6月15日
发明者李华基, 薛寒松 申请人:重庆大学