高性能AlSiMgCu铸造合金的制作方法

高性能AlSiMgCu铸造合金的制作方法
【专利摘要】一种铝铸造合金含有8.5-9.5重量％的硅，0.5-2.0重量％的铜(Cu)和0.27-0.53重量％的镁(Mg)，其中该铝铸造合金包括满足4.7<(Cu+10Mg)<5.8的铜和镁及其他元素，余量为铝。可以将所选元素添加到基本组成中，以抵抗由于暴露于热而引起的拉伸性能劣化。基于重量％成分计算合金的热处理以将对性能有负面影响的不需要的相固溶，该热处理可以包括三种水平倾斜升温和均热至最终温度，然后冷水淬火和人工时效。
【专利说明】高性能AISiMgCu铸造合金
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求美国临时申请Nos. 61/628, 320和61/628, 321的权益，每份文献公开 的全部内容通过引用并入本文。

【技术领域】
[0003] 本发明涉及铝合金，更具体地说，涉及用于制造铸件产品的铝合金。

【背景技术】
[0004] 铝合金由于高性能重量比、有利的耐腐蚀性和其他因素而得到广泛应用，例如用 于汽车和航空工业。过去已经提出了多种铝合金，该铝合金具有关于重量、强度、可铸性、耐 腐蚀性和成本等的特征性能组合。对合金进行改进以呈现出改进的性能组合（例如，使合 金更适合于一种或多种应用）仍然是所希望的。


【发明内容】

[0005] 本公开主题涉及改进的铝铸造合金（也称作铸造合金（foundry alloys))和其 制造方法。更具体地说，本申请涉及含有下列元素的铝铸造合金：8. 5-9. 5重量％的硅， 0. 5-2. 0重量％的铜（Cu)和0. 27-0. 53重量％的镁（Mg)，其中，所述铝铸造合金包括满足 4. 7彡（Cu+10Mg)彡5. 8的铜和镁，至多5. 0重量％的锌，至多1. 0重量％的银，至多0. 30 重量％的钛，至多1.0重量％的镍，至多1.0重量％的铪，至多1.0重量％的锰，至多1.0重 量％的铁，至多0. 30重量％的锆，至多0. 30重量％的钒，至多0. 10重量％的锶、钠、锑和钙 中的一种或多种，和每种均< 〇. 04重量％且总量< 0. 12重量％的其他元素，余量为铝。
[0006] 在一种方案中，该铝铸造合金包括1. 35-2. 0重量％的铜和0. 27-0. 445重量％的 镁。
[0007] 在一种方案中，该铝铸造合金包括0. 5-0. 75重量％的铜和0. 395-0. 53重量％的 镁。
[0008] 在一种方案中，该铝铸造合金包括0. 75-1. 35重量％的铜和0. 335-0. 505重量％ 的镁。
[0009] 在一种方案中，该铝铸造合金包括满足5. 0彡（Cu+10Mg)彡5. 5的铜和镁。
[0010] 在一种方案中，该铝铸造合金包括满足5. 1彡（Cu+10Mg)彡5. 4的铜和镁。
[0011] 在一种方案中，该铝铸造合金包含< 〇. 25重量％的锌。
[0012] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0.5重量％到5.0重量％的锌。
[0013] 在一种方案中，该铝铸造合金包含< 0.01重量％的银。
[0014] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 05-1. 0重量％的银。
[0015] 在一种方案中，该铝铸造合金在TH进行固溶热处理，然后冷水淬火，其中T H(°C)= 570-10. 48*Cu-71. 6*Mg-l. 3319*Cu*Mg-0. 72*Cu*Cu+72. 95*Mg*Mg，基于以重量 ％ 计的 Mg 和Cu含量，在由以下的下限值和上限值限定的范围内，S卩，下限值TH: TQ = 533. 6-20. 98*Cu +88. 037*Mg+33. 43*Cu*Mg-0. 7763*Cu*Cu-126. 267*Mg*Mg，上限值 TH:TS = 579. 2-10. 48*Cu -71. 6*Mg_l. 3319*Cu*Mg-〇. 72*Cu*Cu+72. 95*Mg*Mg。
[0016] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. l-o. 12重量％的钛。
[0017] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 12-0. 14重量％的钒。
[0018] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0.08-0. 19重量％的锆。
[0019] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 14-0. 3重量％的锰。
[0020] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 15-0. 57重量％的铁。
[0021] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 1-0. 12重量％的钒。
[0022] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 11-0. 13重量％的锆。
[0023] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 27-0. 3重量％的镍。
[0024] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 15-0. 33重量％的铁。
[0025] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 03-0. 15重量％的锰。
[0026] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 05-0. 2重量％的铪。
[0027] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 1-0. 12重量％的钒。
[0028] 在一种方案中，该铝铸造合金包含0. 012-0. 04重量％的锆。
[0029] 在一种方案中，一种选择固溶温度的方法包括以下步骤：
[0030] (A)计算铝合金中所有可溶解的组成相的形成温度，并确定具有最高形成温度的 可溶解的组成相；
[0031] (B)计算铝合金的平衡固相线温度；
[0032] (C)在成分空间（compositional space)内限定一个区域，在该区域内可溶解的 组成相的最高形成温度在固相线温度以下至少10°c ;以及
[0033] (D)在所限定的区域内选择固溶温度。
[0034] 在一种方案中，所述组成相是在固溶过程中形成的相。
[0035] 在一种方案中，所确定的步骤A-D包括以下步骤：
[0036] (A)计算所有可溶解的、由Al、Cu、Mg和Si所构成的组成相的形成温度，并确定具 有最高形成温度的可溶解的组成相；以及
[0037] (B)计算由Al、Cu、Mg、Si和所有其他合金元素所构成的合金的固相线温度；以及
[0038] (C)在Al-Cu-Mg-Si的空间内限定一个区域，在该区域内可溶解的组成相的最高 形成温度在固相线温度以下至少10°c ;以及
[0039] (D)在所限定的区域内选择固溶温度。
[0040] 在一种方案中，所述可溶解的组成相是Q_AlCuMgSi，Mg2Si，Al 2Cu、S-AlCuMg等，并 且所述具有最高形成温度的可溶解的组成相是AlSiMgCu合金中的Q-AlCuMgSi相。
[0041] 在一种方案中，所述可溶解的组成相的形成温度和固相线温度由计算热力学确 定。
[0042] 在一种方案中，利用Pandat?软件和PanAluminum?数据库计算所述可溶解的组成 相的形成温度和固相线温度。
[0043] 在一种方案中，通过将合金加热至在所有可溶解的组成相的形成温度以上但在计 算的固相线温度以下的温度对合金进行热处理。
[0044] 在一种方案中，所述合金是AlSiMgCu合金，并且所述具有最高形成温度的可溶解 的组成相是Q-AlCuMgSi相。
[0045] 在一种方案中，一种制备合金的方法包括以下步骤：
[0046] (A)确定合金中存在的可溶解的组成相；
[0047] (B)确定热处理期间促进可溶解的组成相固溶的温度范围；
[0048] (C)允许合金凝固；
[0049] (D)将所述凝固的合金加热至步骤⑶中所确定的范围内且在所述合金的固相线 温度以下的温度。
[0050] 在一种方案中，所述合金中以相对重量％的量计的第一元素组分和第二元素组分 有利于合金的性能，以及有利于确定合金中所有可溶解的组成相的形成温度并且有利于进 一步包含以下步骤：确定受第一和第二元素组分影响的合金的目标性能范围；确定第一和 第二元素组分的相对重量％量的范围，其在确定温度范围的步骤（B)之前提供目标性能范 围。
[0051] 在一种方案中，在AlSiMgCu合金中，所述第一元素组分是Cu并且第二元素组分是 Mg。

【专利附图】

【附图说明】
[0052] 图1是在Al-Cu-Mg-Si体系中涉及（A1)和液相的相平衡的图示。
[0053] 图2是Cu的添加对Al-9% Si-0.4%Mg_0. l%Fe合金的凝固路径的影响的图示。
[0054] 图3是在Al-9% Si-0. 4% Mg-0. 1% Fe-x% Cu合金中，Cu的含量对相分数的影 响的图示。
[0055] 图4是Cu和Mg的含量对Al-9% Si-Mg-Cu合金的Q-相形成温度的影响的图示。
[0056] 图5是Mg和Cu的含量对Al-9% Si-Mg-Cu合金的平衡固相线温度的影响的图示。
[0057] 图6是Mg和Cu的含量对Al-9% Si-Mg-Cu合金的平衡固相线温度（Ts)和Q-相 形成温度（TQ)的影响的图示。
[0058] 图7是锌和硅对Al-x% Si-0. 5% Mg-y% Zn合金的流动性的影响的图示。
[0059] 图8是在200X放大倍率下的SEM(扫描电子显微照片），示出了球形Si颗粒和未 溶解的含Fe颗粒。
[0060] 图9a-b是在所研究的合金中含有未溶解的Fe颗粒的照片。
[0061] 图10a-d是时效条件对Al-9Si-0. 5Mg合金的拉伸性能的影响的图示。
[0062] 图lla-d是Cu对Al-9% Si-0. 5% Mg合金的拉伸性能的影响的图示。
[0063] 图12&-(1是(：11和211对41-9%5丨-0.5%1%合金的拉伸性能的影响的图示。
[0064] 图13a_d是Mg的含量对Al-9% Si-1. 25% Cu-Mg合金的拉伸性能的影响的图示。
[0065] 图14a-d是Ag对Al-9% Si-0. 35%Mg-l. 75%Cu合金的拉伸性能的影响的图示。
[0066] 图15a_d是在高温下经过不同时效时间的六种合金的拉伸性能的图示，如本公开 中所描述的那样。
[0067] 图16是在高温下经过不同时效时间的五种合金的夏比（Charpy)冲击能（CIE)对 屈服强度的图示。
[0068] 图17是在155°C下时效15小时的所选合金的S-N疲劳曲线的图示。光滑，轴向； 应力比=-1。
[0069] 图18是在155°C下时效60小时的所选合金的S-N疲劳曲线的图示。光滑，轴向； 应力比=-1。
[0070] 图19a_d至图23a_d是铸态、加工并且在高温下经过两种不同时间周期的时效五 种合金样品在6小时ASTM G110后其截面的光学显微照片。
[0071] 图24是经过不同时间周期时效的所选合金在6小时G110试验后对铸态表面和加 工表面的侵蚀深度的图示。
[0072] 图25是Al-9Si-Mg_Cu合金的Mg和Cu的含量与强度和延展性相关性的图示。
[0073] 图26是将特定合金（合金9)暴露至高温后其拉伸性能的图示。
[0074] 图27a和27b是将合金9暴露至高温前其样品截面的扫描电子显微照片。
[0075] 图28a_e是将合金9暴露至高温后其截面的一组扫描电子显微照片，其与合金9 和A356合金的拉伸性能的图有关。
[0076] 图29是不同金属室温屈服强度的图示。
[0077] 图30是不同金属在暴露至175°C之后的屈服强度的图示。
[0078] 图31是不同金属在暴露至300°C之后的屈服强度的图示。
[0079] 图32是不同金属在暴露至300°C之后的屈服强度的图示。
[0080] 图33是不同金属在暴露至300°C之后的屈服强度的图示。
[0081] 图34是不同金属在暴露至300°C之后的屈服强度的图示。

【具体实施方式】
[0082] 实例1 :高件能AlSiCuMg铸诰合金
[0083] 1. 1基于计算热力学的合金开发方法
[0084] 为了改进Al-Si-Cu-Mg铸造合金的性能，使用了一种新型合金设计方法，并且如 下所述：
[0085] 在Al-Si-Cu-Mg铸造合金中，提高Cu的含量能够提高合金的强度，这是由于 更多量的Θ ' -Al2Cu和Q'沉淀，但却降低了延展性，尤其是如果未溶解的组分Q-相的 含量提高。图1示出了 Al-Cu-Mg-Si四元体系的计算相图，如在X.Yan，Thermodynamic and solidification modeling coupled with experimental investigation of the multicomponent aluminum alloys. University of Wisconsin-Madison，2001 中所不，其全 部内容通过引用并入本文。图1示出了在三元体系中的三相平衡和四相平衡四元单变线。 点A、B、C、D、E和F是四元体系中五相不变点。点T1到T6是三元体系中四相不变点，并且 点Bl、B2和B3是二元体系中三相不变点。在凝固过程中形成Q-相（AlCuMgSi)组分颗粒 对于含有Cu的Al-Si-Mg合金通常是不可避免的，因为Q-相参与了共晶反应（不变点反应 B)。如果在固溶热处理过程中这些含Cu的Q-相颗粒不能被溶解，则Cu的强化作用将降低， 而且铸件的延展性也将受损。
[0086] 为了使未溶解的Q-相（AlCuMgSi)最小化/消除并且使固溶强化/沉淀强化最 大化，合金成分、固溶热处理和时效处理应该得到优化。根据本公开，使用热力学计算来 选择合金成分（主要是Cu和Mg的含量）和用于避免未溶解的Q-相颗粒的固溶热处理。 Pandat热力学模拟软件和PanAluminum数据库有限责任公司，Computherm，Pandat软件和 PanAluminum数据库。http://www. computherm. com用于计算这些热力学数据。
[0087] 本公开的发明人意识到将Cu添加到Al-Si-Mg铸造合金中将改变凝固顺序。图2 示出了 l%Cu(在本文中所有的成分都以重量百分比计）对于Al-9%Si-0. 4%Mg-0. l%Fe 的凝固路径的预期影响。更具体地说，随着1% Cu的添加凝固温度范围明显增加，这是由于 在较低温度下形成含Cu相。对于Al-9% Si-0. 4%Mg-0. 1% Fe-0. 1% Cu合金，Q-AlCuMgSi 在大约538°C形成，并且Θ -Al2Cu相在大约510°C形成。每种组成相的体积分数和它们的 形成温度也都受Cu的含量影响。
[0088] 图3示出了在Al-9% Si-0.4%Mg-0. l%Fe_x%Cu合金中Cu含量对相分数的预 期影响。随着Cu含量增加，Θ -Al2Cu和Q-AlCuMgSi的量增加，而Mg2Si和π -AlFeMgSi的 量减少。在含有多于0.7% Cu的合金中，在凝固过程中将不形成Mg2Si相。如果Cu的含量 多于0. 7%，在合金中Q-AlCuMgSi的量也由Mg的含量所限定。
[0089] 在Al-9% Si-Mg-Cu合金中，Q-AlCuMgSi相的形成温度（TQ)是Cu和Mg的含量的 函数。组成相的"形成温度"被定义为这样的温度，即，在该温度下组成相开始从液相形成。 图4显示Cu和Mg的含量对Q-AlCuMgSi相的形成温度的预期影响。Q-AlCuMgSi相的形成 温度随着Cu含量的增加而降低；而随着Mg含量的增加而升高。
[0090] 根据本公开，为了完全溶解所有的铸态Q-AlCuMgSi相颗粒，需要将固溶热处理温 度（T H)控制在Q-AlCuMgSi相的形成温度以上，S卩，TH>TQ。为了避免重烙，固溶热处理温度 的上限是平衡固相线温度（T s)。作为一种实际的措施，将固溶热处理温度控制在固相线温 度以下至少5到10°C，以避免局部熔融和产生本领域中已知的蔷薇状冶金缺陷。因此，在实 际中建立了下述关系式：
[0091] TS-10°C >TH>TQ (1)
[0092] 根据本公开，为了达到该标准，应当选择合金成分（主要是Cu和Mg含量）以使得 Q-AlCuMgSi相的形成温度低于固相线温度。图5示出Cu和Mg含量对Al-9% Si-Cu-Mg合 金的固相线温度的预期影响。正如预期的，固相线温度随着Cu和Mg含量的增加而降低。应 当注意的是，Mg含量提高了 Q-AlCuMgSi相的形成温度却降低了固相线温度，如图6所表明 的那样。在图6中，Q-AlCuMgSi相的形成温度表面和（T S-10°C )表面（在固相线温度以下 l〇°C表面）重叠。这两个表面沿着曲线A-B-C相交。满足等式（1)的标准的区域是在曲线 A-B-C的右边，S卩，TQ〈TS-10°C。曲线A-B-C到Cu-Mg成分面的投影产生优选的成分边界的中 心线（Cu+10Mg = 5. 25)，如图25所示。下边界线（Cu+10Mg = 4. 73)被定义为Q-AlCuMgSi 相形成温度表面和（TS_15°C )表面（在固相线温度以下15°C的表面）的交线。上边界线 (Cu+10Mg = 5. 78)被定义为Q-AlCuMgSi相形成温度表面和（TS-5°C )表面（在固相线温度 以下5°C的表面）的交线。对41-0.9%51-0.1%?61%(：111%1%合金来说，当（：11和1% 含量被控制在这些界线内时，Q-AlCuSiMg相颗粒在固溶热处理过程中能完全溶解。
[0093] 根据本公开，使合金强度和延展性最大化的优选的Mg和Cu含量在图25中示出。
[0094] Mg和Cu含量的优选关系被定义为：
[0095] Cu+10Mg = 5. 25 (0· 5〈Cu〈2. 0)。
[0096] 上边界线是Cu+10Mg = 5. 8,下边界线是Cu+10Mg = 4. 7。
[0097] 前述方案允许通过下述方式选择固溶温度，即，（i)计算铝合金中所有可溶解的 组成相的形成温度；（ii)计算铝合金的平衡固相线温度；（iii)在Al-Cu-Mg-Si空间内限 定一个区域，在该区域内所有可溶解的组成相的形成温度是在固相线温度以下至少l〇°C。 Al-Cu-Mg-Si空间由Al、Cu、Mg和Si中的每种元素的相对百分比（％ )组成和相对组成范 围内相关联的固相线温度限定。对于给定的合金种类，例如Al-Cu-Mg-Si，该空间由与感兴 趣的两种元素（例如Cu和Mg)的相对组成相关联的固相线温度限定，这两种元素被认为与 其对合金重要性能（诸如拉伸性能）的影响有关。另外，可以选择减少特定相的存在的固 溶温度，例如对重要性能（诸如拉伸性能）有负面影响的这些相。例如铸造后，可以通过将 合金加热到这样的温度进行热处理，即，该温度在计算的固溶热处理后需要完全溶解的相 (例如Q-AlCuMgSi相）的形成温度以上但在计算的平衡固相线温度以下。通过计算热力学 确定在固溶热处理后需要完全溶解的相的形成温度和固相线温度，例如使用可从威斯康星 州麦迪逊市（Madison，WI) CompuTherm有限责任公司购得的Pandat?软件和PanAluminum? 数据库。
[0098] 1. 2用于拉伸试棒铸件的成分选择
[0099] 基于前述分析，表3给出了所选择的几种Mg和Cu含量组合。另外，本发明人的研 究已经表明将高于3重量％浓度的锌添加到Al-Si-Mg-(Cu)合金中能够提高合金的延展性 和强度。如图7所示，锌也能提高Al-Si-Mg合金的流动性。因此，锌（4重量％ )的添加也得 至丨J了评估丄 A. Angers, Development of Advanced I/M2xxx Alloys for High Speed Civil Transport Applications, Alloy Technology Division Report No.AK92, 1990-04-16 还 报道了 Ag的添加能加速高含Cu量（> 大约1. 5重量％ )的铝合金时效硬化，并且提高室温 和高温下的拉伸性能。在更高Cu含量（例如1.75重量％ )的合金中也包含添加的Ag。因 此，选择10种合金成分用于评估。表3中给出了三种合金的目标成分。应当指出的是，表 3中的合金1是基线合金A359。
[0100] 表3.目标成分
[0101]

【权利要求】
1. 一种铝铸造合金，由以下成分组成： 8. 5-9. 5重量％的娃； 0. 5-2. 0 重量 ％ 的铜（Cu); 0· 27-0. 53 重量 ％ 的镁（Mg); 其中，所述铝铸造合金包括满足4. 7 < (Cu+10Mg) < 5. 8的铜和镁； 至多5.0重量％的锌； 至多1. 0重量％的银； 至多1. 0重量％的镍； 至多1. 0重量％的铪； 至多1. 0重量％的锰； 至多1. 0重量％的铁； 至多0.30重量％的钛； 至多0.30重量％的锆； 至多0.30重量％的钒； 至多0. 10重量％的锶、钠和锑中的一种或多种； 每种均< 0. 04重量％且总量< 0. 12重量％的其他元素； 余量为错。
2. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括1. 35-2. 0重量％的 铜和0. 27-0. 445重量％的镁。
3. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 5-0. 75重量％的 铜和0. 395-0. 53重量％的镁。
4. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 75-1. 35重量％的 铜和0. 335-0. 505重量％的镁。
5. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金包括满足 5. 0彡（Cu+10Mg)彡5. 5的铜和镁。
6. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述铝铸造合金包括满足 5. 1彡（Cu+10Mg)彡5. 4的铜和镁。
7. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包含< 0. 25重量％的锌。
8. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包含0. 5重量％到5. 0重 量％的锌。
9. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包含< 0. 01重量％的银。
10. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包含〇. 05-1. 0重量％的 银。
11. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金在TH进行固溶热处理， 然后冷水淬火，其中优选的 TH(°C )= 570-10. 48*Cu-71. 6*Mg-l. 3319*Cu*Mg-0. 72*Cu*Cu+ 72. 95*Mg*Mg，基于以重量％计的Mg和Cu含量，在由以下的下限值和上限值限定的范围内， 艮P，下限值 TH:TQ = 533. 6-20. 98*Cu+88. 037*Mg+33. 43*Cu*Mg-0. 7763*Cu*Cu-126. 267*Mg* Mg，上限值 TH:TS = 579. 2-10. 48*Cu-71. 6*Mg-l. 3319*Cu*Mg-0. 72*Cu*Cu+72. 95*Mg*Mg。
12. 根据权利要求1所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 1-0. 12重量％的 钛。
13. 根据权利要求12所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 12-0. 14重量％ 的钒。
14. 根据权利要求13所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0.08-0. 19重量％ 的锆。
15. 根据权利要求12所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 14-0. 3重量％ 的锰。
16. 根据权利要求15所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 15-0. 57重量％ 的铁。
17. 根据权利要求16所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 1-0. 12重量％ 的钒。
18. 根据权利要求17所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 11-0. 13重量％ 的锆。
19. 根据权利要求12所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 27-0. 3重量％ 的镍。
20. 根据权利要求19所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 15-0. 33重量％ 的铁。
21. 根据权利要求20所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0.03-0. 15重量％ 的锰。
22. 根据权利要求21所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 05-0. 2重量％ 的铪。
23. 根据权利要求21所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 1-0. 12重量％ 的钒。
24. 根据权利要求23所述的铝铸造合金，其特征在于，所述合金包括0. 012-0. 04重 量％的锆。
25. -种选择固溶温度的方法，包括以下步骤： (A) 计算铝合金中所有可溶解的组成相的形成温度，并确定具有最高形成温度的可溶 解的组成相； (B) 计算铝合金的平衡固相线温度； (C) 在成分空间内限定一个区域，在所述区域内可溶解的组成相的最高形成温度在固 相线温度以下至少l〇°C ;以及 (D) 在所限定的区域内选择固溶温度。
26. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述组成相是在固溶过程中形成的相。
27. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述确定的步骤包括： (A) 计算所有可溶解的、由Al、Cu、Mg和Si所构成的组成相的形成温度，并确定具有最 高形成温度的可溶解的组成相；以及 (B) 计算由Al、Cu、Mg、Si和所有其他合金元素所构成的合金的固相线温度；以及 (C) 在Al-Cu-Mg-Si的空间内限定一个区域，在所述区域内可溶解的组成相的最高形 成温度在固相线温度以下至少l〇°C ;以及 (D)在所限定的区域内选择固溶温度。
28. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述可溶解的组成相是Q-AlCuMgSi， Mg2Si,Al2Cu, S-AlCuMg等,并且所述具有最高形成温度的可溶解的组成相是AlSiMgCu合金 中的 Q-AlCuMgSi 相。
29. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述可溶解的组成相的形成温度和固 相线温度由计算热力学确定。
30. 根据权利要求29所述的方法，其特征在于，利用Pandat?软件和PanAluminum?数 据库计算所述可溶解的组成相的形成温度和固相线温度。
31. -种通过将合金加热至在权利要求25中计算的所有可溶解的组成相的形成温度 以上但在计算的固相线温度以下的温度对合金进行热处理的方法。
32. 根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述合金是AlSiMgCu合金，并且所述具 有最高形成温度的可溶解的组成相是Q-AlCuMgSi相。
33. -种制备合金的方法，包括以下步骤： (A) 确定合金中存在的可溶解的组成相； (B) 确定热处理期间促进可溶解的组成相固溶的温度范围； (C) 允许所述合金凝固； (D) 将所述凝固的合金加热至步骤（B)中所确定的范围内且在所述合金的固相线温度 以下的温度。
34. 根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述合金中以相对重量％的量计的第 一元素组分和第二元素组分有利于合金的性能，以及有利于确定合金中所有可溶解的组成 相的形成温度并且有利于进一步包含以下步骤：确定受第一和第二元素组分影响的所述合 金的目标性能范围；确定第一和第二元素组分的相对重量％量的范围，其在确定温度范围 的步骤（B)之前提供所述目标性能范围。
35. 根据权利要求34所述的方法，其特征在于，在AlSiMgCu合金中，所述第一元素组分 是Cu并且所述第二元素组分是Mg。
【文档编号】C22C21/04GK104093867SQ201280056407
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年10月26日 优先权日:2011年10月28日
【发明者】严新炎, 林正淳 申请人:美铝公司