本发明涉及铝合金生产技术领域，特别涉及一种高性能a356铝合金的配方以及制备方法。
背景技术：
a356铝合金是一种铝基高硅合金，a356铝合金是al-si二元合金中添加了镁，形成强化相mg2si，通过热处理来显著提高合金的时效强化能力，改善合金的力学性能。a356铝合金具有优秀的铸造性能，通过热处理可以达到良好的强度与抗冲击韧性，以及具有良好的塑性而成为汽车轮毂的首先材料。
随着汽车行业的发展，汽车的性能指标也在逐步提升，汽车轮毂作为汽车中关系到汽车安全的关键零部件，其性能要求也在逐步提高，这样对a356铝合金的组分调控也也来越精细，现有市场的a356铝合金的强度与韧性已经难以满足市场的需求，强度以及韧性更高的a356铝合金的研制成为当前的趋势。
技术实现要素：
针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种a356铝合金的配方以及制备方法，旨在解决现有技术中a356铝合金的强度以及韧性差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高性能a356铝合金的配方以及制备方法，按质量百分比为：si:6.8～7.4％，mg:0.30～0.35％，ti:0.10～0.15％，sr:0.02～0.030％，fe≤0.10％，ca＜0.003％,zn＜0.03％,mn＜0.05％,ni＜0.008％,p＜0.002％,cu＜0.05％，余量为al。
上述高性能a356铝合金的配方以及制备方法，包括以下步骤：
s1.入料：将铝液加入熔炼炉，再加入工业硅、金属镁、铝钛合金，其物料配比为：铝液：工业硅：金属镁：铝钛合金＝10：0.785：0.037：0.132。
s2.熔炼：将熔炼炉温度调至680～720℃，搅拌25～30min。
s3.精炼：将熔体中加入熔剂，进行充氩气喷吹精炼。
s4.扒渣：将熔体静置5～10min，将铝液表面浮渣扒运出去。
s5.变质：将熔体中加入铝锶合金,搅拌15～20min。
s6.保温：将熔体静置15min以上，将熔炼炉温度调整至660～700℃。
s7.放料：将熔体沿着流槽进入除气机除气，再进入过滤箱过滤。
s8.铸造：过滤后的熔体经由小浇包浇铸在结晶轮上，小浇包的温度控制为630～670℃，并在浇铸过程中持续加入铝钛硼合金，加入的速度为0.71～0.75m/min，结晶轮持续通过水喷淋冷却形成铸锭。
其中，步骤s1中，将熔炼炉放空物料后首先定量加入工业硅，再加入铝液，最后根据配比定量补加工业硅。
其中，步骤s2中，搅拌至20min时，取样检测熔体中的钙含量，若钙含量≤30ppm，直接进行精炼；若钙含量＞30ppm，先进行除钙操作后再进行精炼。
其中，步骤s3中，精炼工序完成后进行第一次取样，取样的组分要求为：si:7.0～7.4％，mg:0.32～0.36％，ti:0.10～0.15％，fe≤0.10％，ca＜0.003％，zn＜0.03％，mn＜0.05％，ni＜0.008％，p＜0.002％，cu＜0.05％，成分不合格时，通过补加铝液或工业硅进行调整，补加铝液或者工业硅后需要再次精炼。
其中，步骤s4中，变质工序完成后进行第二次取样，取样的组分要求为：si:7.0～7.4％，mg:0.32～0.36％，ti:0.10～0.15％，sr:0.022～0.30％，fe≤0.10％，ca＜0.003％，zn＜0.03％，mn＜0.05％，ni＜0.008％，p＜0.002％，cu＜0.05％，成分不合格时，通过补加铝液或者铝锶合金进行调整。
其中，所述第一次取样与所述第二取样均从熔炼炉炉膛中心向两侧方向30～50cm处，并且是熔体液面10cm以下，取2个样块进行化学成分分析。
其中，步骤s7中，熔体在流槽内的液面高度控制在距流槽的上沿8～15cm处。
其中，步骤s7中，熔体进入除气机之前，通过调节熔炼炉的放料口的出料速度，直到流槽以及中间包内的熔体液面无浮渣产生，并且清理已经产生的浮渣。
其中，步骤s8中，过滤后的熔体首先进入中间包内，中间包放至渣箱内，待温度达到630～670℃时，将中间包的熔体流入小浇包。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明高性能a356铝合金的配方：以合理配比的方式加入了ti、sr元素，将fe、ca、zn、mn、ni、p、cu各元素控制在合理的低含量水准上，使得本发明a356铝合金的配方以及制备方法的配方具有稳定、合理化的成分配比，组织均匀，强度以及韧性得到显著的提升，可很好地适用市场发展的需求。本发明应用于a356铝合金的配方以及制备方法的制备方法：通过熔体中加入ti、sr元素，实现熔体组织的稳定细化以及变质，提升了a356铝合金的配方以及制备方法的性能；本发明应用于a356铝合金的配方以及制备方法的制备方法采用两次取样检测，对熔体组分进行有效的监控，并且可以进行有效的修正，保证了a356铝合金的配方以及制备方法的组分达标，使得产品质量更加的优质稳定。
附图说明
具体实施方式
本说明书中涉及到的方位均以本发明一种a356铝合金的制备方法所采用的设备正常工作时的方位为准，不限定其存储及运输时的方位，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。
一种高性能a356铝合金的配方，按质量百分比为：si:6.8～7.4％，mg:0.30～0.35％，ti:0.10～0.15％，sr:0.02～0.030％，fe≤0.10％，ca＜0.003％,zn＜0.03％,mn＜0.05％,ni＜0.008％,p＜0.002％,cu＜0.05％，余量为al。
实施例一：高性能a356铝合金的配方，按质量百分比为：si:6.8％，mg:0.30％，ti:0.10％，sr:0.02％，fe：0.10％，ca：0.003％,zn：0.03％,mn：0.05％,ni：0.008％,p：0.002％,cu：0.05％，余量为al。
实施例二：高性能a356铝合金的配方，按质量百分比为：按质量百分比为：si:7.0％，mg:0.32％，ti:0.12％，sr:0.023％，fe：0.10％，ca：0.003％,zn：0.03％,mn：0.05％,ni：0.008％,p：0.002％,cu：0.05％，余量为al。
实施例三：高性能a356铝合金的配方，按质量百分比为：按质量百分比为：si:7.3％，mg:0.34％，ti:0.14％，sr:0.024％，fe：0.10％，ca：0.003％,zn：0.03％,mn：0.05％,ni：0.008％,p：0.002％,cu：0.05％，余量为al。
实施例四：高性能a356铝合金的配方，按质量百分比为：si:7.4％，mg:0.35％，ti:0.15％，sr:0.030％，fe：0.10％，ca：0.003％,zn：0.03％,mn：0.05％,ni：0.008％,p：0.002％,cu：0.05％，余量为al。
对比例1：按质量百分比为：si:7.25％，mg:0.28％，ti:0.12％，fe：0.15％，zn：0.03％,mn：0.05％,ni：0.02％,p：0.01％,cu：0.05％，余量为al。
对比例2：按质量百分比为：si:7.10％，mg:0.30％，ti:0.09％，sr:0.015％，fe：0.13％，ca：0.003％,zn：0.03％,mn：0.05％,ni：0.02％,p：0.01％,cu：0.05％，余量为al。
对各个实施例以及对比例进行物理性能测试，测试结果如下表：
根据表中可知，本发明制备的高性能a356铝合金的抗拉强度提升了10％以上、屈服强度提升了10％以上，延伸率提升了11％以上。
本发明还提供上述实施例中高性能a356铝合金的制备方法，包括以下步骤：
第一步，入料：将铝液加入熔炼炉，铝液为电解铝液，电解铝液在进入熔炼炉之前，进行称重与测温，并将数据记录；再取样进行化学成分分析，要求铁含量≤0.08％；再加入工业硅、金属镁、铝钛合金，本实施方式中，工业硅的规格为3303或者2202，金属镁的规格为mg9980或mg9990或mg9995，铝钛合金为alti10或alti15。物料配比为：al：si：mg：alti10＝10：0.785：0.037：0.132。
第二步，熔炼：将熔炼炉温度调至680～720℃，通过搅拌器进行搅拌，搅拌器频率为30hz，搅拌时长为25～30min。
第三步，精炼：精炼器的精炼管呈#字形，精炼管在炉内做往复移动，精炼管浸入熔体液面以下20cm深度时，喷吹熔剂过程中开启搅拌，精炼剂用量：40kg/炉·次。
第四步，扒渣：将熔体静置5～10min后进行扒渣作业，具体为用耙子将铝液表面的浮渣扒至炒灰锅中，扒渣完毕将铝灰运到炒灰机上炒灰。
第五步，变质：将熔体中加入由铝锶合金,铝锶合金的规格为alsr10或alsr15，铝锶合金的加入量＝熔体重量*0.028*10kg，加入后开启搅拌，搅拌时长为15～20min。
第六步，保温：将熔体静置15min以上，将熔炼炉温度调整至660～700℃。第七步，放料：熔炼炉中各组分成分合格后，生产条件满足时，将熔体沿着流槽持续流出，优选地，熔体在流槽内的液面高度控制在距流槽的上沿8～15cm处，避免液位太高导致熔体从流槽中溢出，而液位太低，熔体流量小，容易造成断流。熔体经由流槽进入除气机进行除气，除气机转子转速为30rpm，通入的氮气流量为3～5m3/h，除气后的熔体进入到过滤箱中，过滤箱内置有过滤板，过滤板优选泡沫陶瓷，泡沫陶瓷的规格为30目，用于将熔体中杂质充分过滤。
第八步，铸造：过滤后的熔体到达小浇包，小浇包的温度控制在630～670℃之间，熔体进入到小浇包的下导管后，松动下导管上的陶瓷堵头，使得熔体顺畅到达小浇包的浇嘴，启动结晶轮，同时调节配重，控制熔体流速，同时调节结晶轮的转速，使得熔体进入结晶轮内，结晶轮外部设有若各个喷嘴，喷嘴连通着高压水源，喷嘴的进水温度≤50℃，进水压力0.4～0.6mpa356铝合金的配方以及制备方法，通过喷嘴对结晶轮喷淋，使得熔体冷却为铸锭。并在浇铸过程中通过喂丝机持续加入铝钛硼合金，喂丝的速度为0.71～0.75m/min。
铸锭的成品处理过程为：将铸锭从结晶轮转出后，取下引锭头，将引锭头送至牵引机，压紧牵引机的上牵引轮，通过调节下牵引轮的转速，实现牵引机与结晶轮的同步动作；经过牵引机的铸锭有校直机进行校直；校直后铸锭进入滚码机，由滚码机压紧，使得滚码压在铸锭表面，压深为1～2mm；再启动辊剪机对铸锭进行剪切，剪切长度为740cm；将弯曲、飞边、长度不合格的铸锭捡出后放至铝锭箱中，歪斜不能进入运输轨道的铸锭及时调正或移出；将剪切后的铸锭进入冷却水箱进行二次冷却，使得铸锭的温度降至50℃以下；最后将铸锭码垛、打包处理。
在步骤1中，工业硅分两步加入：先将熔炼炉放空物料后定量加入工业硅，加入量为970～1030kg，然后再加入铝液，最后根据配比定量补加工业硅，使得物料混合时间更短。
在步骤2中，搅拌至20min时，取样检测熔体中的钙含量，若钙含量≤30ppm时，直接进行步骤3的精炼工序；若钙含量＞30ppm时，先进行除钙操作后再进行精炼，通过在精炼器中加入除钙剂进行进行配吹精炼，已达到除钙的目的。
在步骤3中，精炼工序完成后进行第一次取样，取样的组分要求为：si:7.0～7.4％，mg:0.32～0.36％，ti:0.10～0.15％，fe≤0.10％，ca＜0.003％，zn＜0.03％，mn＜0.05％，ni＜0.008％，p＜0.002％，cu＜0.05％，成分不合格时，通过补加铝液或工业硅进行调整，补加铝液或者工业硅后需要再次精炼；在步骤4中，变质工序完成后进行第二次取样，取样的组分要求为：si:7.0～7.4％，mg:0.32～0.36％，ti:0.10～0.15％，sr:0.022～0.30％，fe≤0.10％，ca＜0.003％，zn＜0.03％，mn＜0.05％，ni＜0.008％，p＜0.002％，cu＜0.05％，成分不合格时，通过补加铝液或者铝锶合金进行调整。两次取样保证了熔体的合格率，为成品质量提供了保障。第一次取样与第二取样均从熔炼炉炉膛中心向两侧方向30～50cm处，并且是熔体液面10cm以下，取2个样块进行化学成分分析，保证取样质量，提升了检测的精准性。
在步骤s7中，熔体进入除气机之前，熔体会形成一定量的浮渣，首先将该部分浮渣捞出，通过调节熔炼炉的放料口的出料速度，直到流槽以及中间包内的熔体液面无浮渣产生，然后再清理剩余的浮渣。
在步骤s8中，过滤后的熔体首先进入中间包内，中间包内连同承载的熔体先放至渣箱内，待温度达到630～670℃时，将中间包放平使熔体流入小浇包，小浇包的上导流管下口安装有浮漂，浮漂实现对熔体的自动控流，浮漂浮起后，及时清理浮漂表面的附铝。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。