一种铝合金材料及其制备方法与流程

本发明属于铝合金材料熔炼与加工领域，具体的说属于经过微合金化的一种铝合金材料。

背景技术：

在Al-Si-Mg合金体系中，A356.2铝合金属于亚共晶合金，具备较高的综合机械性能，被广泛用于汽车行业中。随着汽车工业的蓬勃发着，对铝合金的开发与研究不断提高，另外，汽车工业对环境污染也逐渐被人们所关注。在这种背景下，一种轻量化技术被延伸至汽车的各个零部件当中，主要通过提高强度，削减铝合金用量为手段来实现，而开发一种新型高强铝合金不失为一种最为有效的手段。

众多研究表明，稀土元素在铝合金材料中有着巨大的应用潜力，其在铝合金的冶炼过程中有净化熔体的作用，在之后的凝固过程中又有着一定的细化变质作用。但是多年研究发现，其细化变质作用并不能取代目前的细化变质剂所带来的效果。伴随着我国稀土产量的不断提高，轻稀土元素镧(La)、铈(Ce)等开发成本急剧下降，并有望大量应用于铝合金材料中。因此，加强稀土元素的强化细化变质作用，保持成本，成为开发新型稀土铝合金重点。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种新型的铝合金材料以及制备方法。

在本发明的一个方面，提供了一种铝合金材料，所述的铝合金是在未添加Al-10Sr的A356.2合金基础上，加入以重量计0.02-0.05％的La，并将Mg含量提高至以最终重量计0.35-0.40％所得到的铝合金材料。

在本发明优选的方面，在未添加Al-10Sr的A356.2合金基础上，加入以重量计0.03-0.05％的La。

在本发明优选的方面，所述的La是以Al₁₀₀La₁₀合金的形式加入的。

在本发明优选的方面，所述的Mg是以镁锭的形式加入的。

在本发明优选的方面，所述的铝合金材料中，Mg含量与La含量以重量计，比值控制在7-20：1。

在本发明的另一个方面，提供了制备前文所述的铝合金材料的方法，其特征在于，该方法包括在未添加Al₁₀₀Sr₁₀的A356.2铝合金原料熔化后，保持温度于725-745摄氏度，并且在以重量计100份A356.2铝合金中加入以重量计0.02-0.5份的La，另外加入Mg锭，使合金中Mg含量提升至最终合金的重量计0.35-0.40份，并且搅拌均匀。

在本发明优选的方面，在未添加Al-10Sr的A356.2合金基础上，加入以重量计0.03-0.05％的La。

在本发明优选的方面，所保持的温度是735摄氏度。

在本发明优选的方面，所述的方法还包括在搅拌均匀后通入氮气除气10min的步骤。

在本发明的另一个方面，还提供了按照上文所描述的方法制备的铝合金材料。

在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：

提供一种新的稀土合金化方法，对铝合金基体起到强化作用，从而提高其性能。为了实现以上的发明目的，本发明所提供的稀土铝合金，其特征在于：使用未添加Al-10Sr的A356.2铝锭，向其中加入一定量的Mg，使铝合金中Mg总含量提高至0.35-0.40％(重量百分比)，同时加入0.02-0.05％(重量百分比)La，使Mg含量与La含量比值控制在7-20，在此范围内，Mg元素对La细化变质有极大的促进作用，并优于Sr变质，同时性能有明显提高。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种新型稀土铝合金，其特征在于，所述的稀土铝合金包含在未添加Al-10Sr的A356.2铝合金基础上加入0.03-0.05％(重量百分比)的La，并将Mg含量提升至0.35-0.40％(重量百分比)。

该新型稀土铝合金的制备方法是在A356.2熔炼过程中不添加Sr，而加入Al-La中间合金和Mg锭来实现的。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种制备该新型稀土铝合金的方法，该方法包括在未添加Al-10Sr的A356.2铝合金熔化后，保持温度于725-745摄氏度，并且在以重量计100份A356.2铝合金中加入以重量计0.02-0.5份的La，另外加入Mg锭，使合金中Mg含量提升至以重量计0.35-0.40份，并且搅拌均匀。优选地，所保持的温度是735摄氏度。

在本发明一个优选的方面，在以重量计100份A356.2铝合金中加入以重量计0.1份的Al-10Ce和0.1份的Mg锭。

在本发明一个优选的方面，所述的方法还包括在搅拌均匀后通入氮气除气10min的步骤。

本发明通过在未添加Al-10Sr的A356.2铝合金加入少量的稀土与Mg来获得细小的组织，尤其共晶组织细小。

本发明的铝合金材料的优点在于，Mg元素对La细化变质有极大的促进作用，并优于Sr变质，同时性能有明显提高。由于微量La与少量Mg的加入，其组织发生显著细化，尤其共晶硅颗粒细小，由于没有添加Al-10Sr，成本基本保持不变，但大大提高了铝合金机械性能。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1为实施例1的方法得到的A356.2铝合金锭的铸态组织金相照片；

图2为实施例2的方法得到的稀土铝合金锭的铸态组织金相照片；

具体实施方式

实施例1

除非另外地说明，本发明所描述的金相观察采用ZEISS Axio Observer A1m金相显微镜来进行。

将不含Sr的A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.2％的Al-10Sr。静置5分钟后，加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min。精炼完成后，降温到700℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图1，铸态照片)。对所浇铸锭进行T6热处理，固溶温度540℃，保温280min后淬火，之后在150℃时效150min，之后进行拉伸性能测试。表1列出了该A356.2合金的机械性能。

从组织上来看，共晶硅颗粒主要为纤维状，部分为长针状。

表1A356.2铝合金性能测试结果

实施例2

将不含Sr的A356.2铝合金锭在熔铝炉中熔化，保持温度在735℃，加入合金总重量0.3％的La，并加入适量Mg，使Mg含量约为合金重量的0.37％。静置5分钟后，加入合金总重量0.2％的清渣剂，同时通入氮气除气10min。精炼完成后，降温到700℃静置5min，浇注成锭并观察金相组织(见图2，铸态照片)。对所浇铸锭进行T6热处理，固溶温度540℃，保温280min后淬火，之后在150℃时效150min，之后进行拉伸性能测试。表2列出了新型稀土铝合金性能测试结果。与图1相比，新型稀土铝合金的共晶硅颗粒物更加细小，主要为颗粒状，短杆状。与表1相比，新型稀土铝合金的拉伸性能明显提高，屈服强度提高54％，抗拉强度提高30％，延伸率提高64％。

表2 新型稀土铝合金性能测试结果