本发明属于铝合金材料及其制备技术领域，具体涉及一种复合变质亚共晶铝硅合金，并且还涉及其制备方法。
背景技术：
亚共晶铝硅合金是一种铸造al-si系铝合金，是目前应用最为广泛的铝合金。其具有流动性好、气密性好、收缩率及热裂倾向小、强度和延伸率适中等优点，广泛应用于汽车轮毂等零件。然而，在亚共晶铝硅合金中，共晶硅相是以片层状的形态分布于铝基体中的，粗大的片层状硅相会严重割裂基体的连续性，并且尖端存在应力集中，降低合金的力学性能。因此，通常采用变质处理的方法来消除硅相的负面影响，所谓的变质处理是通过加入微量元素而藉以改善共晶硅的形状、大小以及分布，使粗大的片层状硅相变质成细小颗粒状，从而提高其力学性能，扩大适用范围。
在公开的中国专利文献中可见诸变质亚共晶铝硅合金及其制备方法的技术信息，典型的如cn103695734a推荐有“一种新型长效细化变质亚共晶铝合金材料及其制备方法”，其化学元素及其质量%比为：4.5-7.5%的si、0.1-1%的mg、0.1-0.2%的ti和0.1-0.2%的sb，余为al（见说明书第0007段）。又如cn105200757a提供有“一种稀土er变质亚共晶铝硅合金的方法”，公开的化学元素及其质量%比为：3-8.5%的si、0.05-0.1%的cu、0.08-0.1%的mn、0.35-0.38%的mg和0.05-0.5%的er。
上述两项专利中的前者通过添加sb（锑）来对亚共晶铝硅合金变质，而后者通过添加er（铒）对亚共晶铝硅合金变质。
技术实现要素：
本发明的首要任务在于提供一种有助于改善共晶硅相组织、有利于细化共晶硅颗粒和有益于提高强度及塑性的复合变质亚共晶铝硅合金。
本发明的另一任务在于提供一种复合变质亚共晶铝硅合金的制备方法，该方法工艺步骤少、工艺要素不苛刻并且能保障制备的复合变质亚共晶铝硅合金的所述技术效果得以全面体现。
本发明的首要任务是这样来完成的，一种复合变质亚共晶铝硅合金，其化学元素及其质量%含量为：6.5-7.5%的硅、0.25-0.45%的镁、0.2%的锆和0.2-0.6%的铒，余量为铝。
本发明的另一任务是这样来完成的，一种复合变质亚共晶铝硅合金的制备方法，包括以下步骤：
a)制备共晶铝硅合金锭，先按配方量称取铝锭、铝硅中间合金和镁块，再将铝锭投入熔炼炉中升温至750-800℃并保持恒温，得到铝熔液，而后将镁块加入铝熔液中，待镁块全部熔化后并待熔体温度恢复至750-800℃时，加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金全部熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气，静置，扒渣后浇注成型，得到共晶铝硅合金锭；
b)变质处理，先按配方量称取铝锆中间合金、铝铒中间合金和由步骤a）得到的共晶铝硅合金锭，再将共晶铝硅合金锭投入熔炼炉中，加热至750-800℃并保持恒温，而后加入铝锆中间合金和铝铒中间合金，待铝锆中间合金和铝铒中间合金全部熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气并且对熔液取样分析及调整化学元素的质量%含量为：6.5-7.5%的硅、0.25-0.45%的镁、0.2%的锆和0.2-0.6%的铒，余量为铝，静置，扒渣后浇注成型，得到待后处理坯；
c)后处理，将由步骤b）得到的待后处理坯放入加热炉内固溶处理，并且控制固溶处理的温度和时间，固溶处理结束后水淬并且控制水淬温度和时间，得到复合变质亚共晶铝硅合金。
在本发明的一个具体的实施例中，步骤a）中所述的铝锭为纯铝锭；所述的铝硅中间合金为硅元素的重量占总重量的25%的al-25si合金。
在本发明的另一个具体的实施例中，步骤a）中所述静置的时间为4-6min。
在本发明的又一个具体的实施例中，步骤b）中所述的铝锆中间合金为硅元素的重量占总重量的10%的al-10zr合金。
在本发明的再一个具体的实施例中，步骤b）中所述的铝铒中间合金为硅元素的重量占12%的al-12er中间合金。
在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤b）中所述静置的时间为4-6min。
在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤c）中所述的控制固溶处理的温度和时间是将温度和时间分别控制为525-540℃和2-8h。
在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤c）中所述的控制水淬温度和时间是将水淬温度和时间分别控制为160-189℃和4-8h。
本发明提供的技术方案由于在配方中加入了择量合理的锆和铒，因而得以改善共晶硅相组织以及有利于细化共晶硅颗粒，并且复合变质亚共晶铝硅合金的屈服强度达到195-243mpa、抗拉强度达到230-275mpa以及延伸率达到7-9%，能满足汽车轮毂之类的部件的使用要求；由于提供的制备方法工艺步骤简练，无苛刻的工艺要素并且能保障制备的复合变质亚共晶铝硅合金得以全面体现前述的技术效果，因而能满足工业化放大生产要求。
具体实施方式
实施例1：
a)制备共晶铝硅合金锭，先按配方量称取纯铝锭、铝硅中间合金和镁块（纯镁块），再将纯铝锭投入熔炼炉（优选为钟罩炉）中升温至800℃并保持恒温，得到铝熔液，而后将镁块（纯镁块）放入钟罩中加入铝熔液中，待镁块全部熔化后并待熔体即熔液温度恢复至800℃时加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气，静置4min，扒渣浇注成型，得到共晶铝硅合金锭，本步骤中所述的铝硅中间合金为硅元素的重量占总重量的25%的al-25si合金；
b)变质处理，先按配方量称取铝锆中间合金、铝铒中间合金和由步骤a）得到的共晶铝硅合金锭，再将共晶铝硅合金锭投入熔炼炉中，加热至750℃并保持恒温，而后加入铝锆中间合金和铝铒中间合金，待铝锆中间合金和铝铒中间合金全部熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气并且对熔液取样分析及调整化学元素的质量%含量为：6.8%的硅、0.25%的镁、0.2%的锆和0.6%的铒，余量为铝，静置6min，扒渣后浇注成型，得到待后处理坯，本步骤中所述的铝锆中间合金为硅元素的重量占总重量的10%的al-10zr合金，所述的铝铒中间合金为硅元素的重量占12%的al-12er中间合金；
c)后处理，将由步骤b）得到的待后处理坯放入加热炉内固溶处理，固溶处理的温度控制为540℃，固溶处理的时间控制为2h，固溶处理结束后水淬，水淬温度控制为160℃，水淬时间控制为8h，得到复合变质亚共晶铝硅合金。经检测，亚共晶铝硅合金t6态的室温力学性能如下：屈服强度为195mpa，抗拉强度为230mpa，延伸率为7.0%。
实施例2：
a)制备共晶铝硅合金锭，先按配方量称取纯铝锭、铝硅中间合金和镁块（纯镁块），再将纯铝锭投入熔炼炉（优选为钟罩炉）中升温至790℃并保持恒温，得到铝熔液，而后将镁块（纯镁块）放入钟罩中加入铝熔液中，待镁块全部熔化后并待熔体即熔液温度恢复至790℃时加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气，静置4min，扒渣浇注成型，得到共晶铝硅合金锭，本步骤中所述的铝硅中间合金为硅元素的重量占总重量的25%的al-25si合金；
b)变质处理，先按配方量称取铝锆中间合金、铝铒中间合金和由步骤a）得到的共晶铝硅合金锭，再将共晶铝硅合金锭投入熔炼炉中，加热至800℃并保持恒温，而后加入铝锆中间合金和铝铒中间合金，待铝锆中间合金和铝铒中间合金全部熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气并且对熔液取样分析及调整化学元素的质量%含量为：6.5%的硅、0.35%的镁、0.2%的锆和0.2%的铒，余量为铝，静置4min，扒渣后浇注成型，得到待后处理坯，本步骤中所述的铝锆中间合金为硅元素的重量占总重量的10%的al-10zr合金，所述的铝铒中间合金为硅元素的重量占12%的al-12er中间合金；
c)后处理，将由步骤b）得到的待后处理坯放入加热炉内固溶处理，固溶处理的温度控制为535℃，固溶处理的时间控制为4h，固溶处理结束后水淬，水淬温度控制为189℃，水淬时间控制为2h，得到复合变质亚共晶铝硅合金。经检测，亚共晶铝硅合金t6态的室温力学性能如下：屈服强度为243mpa，抗拉强度为275mpa，延伸率为7.4%。
实施例3：
a)制备共晶铝硅合金锭，先按配方量称取纯铝锭、铝硅中间合金和镁块（纯镁块），再将纯铝锭投入熔炼炉（优选为钟罩炉）中升温至750℃并保持恒温，得到铝熔液，而后将镁块（纯镁块）放入钟罩中加入铝熔液中，待镁块全部熔化后并待熔体即熔液温度恢复至750℃时加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气，静置5min，扒渣浇注成型，得到共晶铝硅合金锭，本步骤中所述的铝硅中间合金为硅元素的重量占总重量的25%的al-25si合金；
b)变质处理，先按配方量称取铝锆中间合金、铝铒中间合金和由步骤a）得到的共晶铝硅合金锭，再将共晶铝硅合金锭投入熔炼炉中，加热至790℃并保持恒温，而后加入铝锆中间合金和铝铒中间合金，待铝锆中间合金和铝铒中间合金全部熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气并且对熔液取样分析及调整化学元素的质量%含量为：7.5%的硅、0.4%的镁、0.2%的锆和0.3%的铒，余量为铝，静置5min，扒渣后浇注成型，得到待后处理坯，本步骤中所述的铝锆中间合金为硅元素的重量占总重量的10%的al-10zr合金，所述的铝铒中间合金为硅元素的重量占12%的al-12er中间合金；
c)后处理，将由步骤b）得到的待后处理坯放入加热炉内固溶处理，固溶处理的温度控制为525℃，固溶处理的时间控制为8h，固溶处理结束后水淬，水淬温度控制为170℃，水淬时间控制为6h，得到复合变质亚共晶铝硅合金。经检测，亚共晶铝硅合金t6态的室温力学性能如下：屈服强度为212mpa，抗拉强度为245mpa，延伸率为8.7%。
实施例4：
a)制备共晶铝硅合金锭，先按配方量称取纯铝锭、铝硅中间合金和镁块（纯镁块），再将纯铝锭投入熔炼炉（优选为钟罩炉）中升温至770℃并保持恒温，得到铝熔液，而后将镁块（纯镁块）放入钟罩中加入铝熔液中，待镁块全部熔化后并待熔体即熔液温度恢复至770℃时加入铝硅中间合金，待铝硅中间合金熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气，静置6min，扒渣浇注成型，得到共晶铝硅合金锭，本步骤中所述的铝硅中间合金为硅元素的重量占总重量的25%的al-25si合金；
b)变质处理，先按配方量称取铝锆中间合金、铝铒中间合金和由步骤a）得到的共晶铝硅合金锭，再将共晶铝硅合金锭投入熔炼炉中，加热至775℃并保持恒温，而后加入铝锆中间合金和铝铒中间合金，待铝锆中间合金和铝铒中间合金全部熔化后将温度降至750℃，加入精炼剂清渣除气并且对熔液取样分析及调整化学元素的质量%含量为：7%的硅、0.45%的镁、0.2%的锆和0.5%的铒，余量为铝，静置6min，扒渣后浇注成型，得到待后处理坯，本步骤中所述的铝锆中间合金为硅元素的重量占总重量的10%的al-10zr合金，所述的铝铒中间合金为硅元素的重量占12%的al-12er中间合金；
c)后处理，将由步骤b）得到的待后处理坯放入加热炉内固溶处理，固溶处理的温度控制为530℃，固溶处理的时间控制为6h，固溶处理结束后水淬，水淬温度控制为180℃，水淬时间控制为4h，得到复合变质亚共晶铝硅合金。经检测，亚共晶铝硅合金t6态的室温力学性能如下：屈服强度为202mpa，抗拉强度为239mpa，延伸率为9.0%。
综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的缺憾，顺利地完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。