一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属合金技术领域，具体设及添加Ce的挤压铸造Al-Si-化-Mg合金。
【背景技术】
[0002] 文献查阅结果表明，挤压铸造Al-Si合金通过添加化、Mg等合金元素可W显著提 高其力学性能。M-Si合金的机械性能取决于共晶娃形貌W及分布，初生a-A1，析出相大 小与形貌，孔隙的分布与大小。随着Si含量的增加，铸造性能改善，但组织中会出现针状和 板状的共晶娃化娃相尖端和棱角处易引起应力集中，使合金变脆，力学性能降低。稀±Ce 在变质、细化晶粒W及消除挤压铸造件内部氨气孔上有很强的优势，对合金的综合性能的 提高具有显著的作用。但是稀上Ce添加量过少，合金的变质细化效果不明显；稀±〔6添加 的量过多，稀±元素富集明显，失去变质的效果，此外随着稀±元素添加量的增加，含稀± 多元共晶相析出也越来越多，对材料的性能照成很不利的影响。因此研究稀±Ce的添加量 对挤铸Al-Si-化-Mg合金的作用有积极的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种添加Ce的Al-Si-化-Mg合金，及其作为挤压铸造的 应用。
[0004] 本发明所提供的添加Ce的Al-Si-化-Mg合金，其中各合金组分及其重量百分比 为：Si含量为8. 5~11 %，Cu含量为0. 6~0. 9%，Mg含量为0. 25~0. 4%，稀±〔6含量 为0~0. 1%，余量为A1。
[0005] 合金中稀±Ce的重量百分比优选0. 05%。
[0006] 本发明所提供的添加Ce的Al-Si-化-Mg合金，是采用传统的铸锭冶金法。
[0007] 制备：将相蜗加热到600°C-650°C，加入工业高纯A1和M-20Si中间合金，待溫 度升高到760°C-770°C加入六氯乙烧CzCle与化zSiFe除气精炼，溫度下降到730°C-740°C 加入工业纯Mg(用侣锥包裹），将真空烙炼的M-Ce中间合金加入到侣娃铜儀合金中保溫 30min，710°C-720°C诱注于水冷铜模中，获得合金铸锭，作为挤压铸造合金原料。
[0008] 本发明具有W下有益效果：
[0009] 本发明由于加入了稀±Ce，大大提高了侣娃铜儀合金的综合机械性能，使合金的 抗拉强度（〇b)和屈服强度（0。.2)均提高，其延伸率（S)略有升高，铸态下合金的抗拉强 度（〇b)由220M化增加到240MPa，提高了 9%;延伸率（S)从2%提高到2. 7%，提高了 35%。由此可推断，Ce有望成为改善挤压铸造侣娃铜儀合金性能的有效合金元素。
【附图说明】
[0010] 图1、不同稀±Ce含量对侣娃铜儀合金的抗拉强度变化曲线。
[0011] 图2、不同稀±Ce含量对侣娃铜儀合金的延伸率变化曲线。
[0012] 图3、不同稀±Ce含量对侣娃铜儀合金二次枝晶间距的影响图。
[0013] 图4、稀±Ce对共晶娃形貌的影响图，
[0014]a)0%Ceb)0. 05%Cec)0. 1%Ce。
【具体实施方式】
[0015] W下结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步描述，但本发明并不限于W下实 施例。
[0016] 实施例1
[0017] 将 99.99 %高纯侣a440g)、Aレ21Si中间合金a425g)、工业高纯儀a2g)、 A^47化巧Ig)中间合金加入到石墨相蜗中，在电阻炉中烙炼目标合金，加热溫度 在740°C~76(TC，等合金完全烙化后进行除气、揽拌，静置后诱注于水冷铜模中制得 Al-Si-化-Mg合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、锐面。通过力学性能测试，合金 的抗拉强度（〇b)为220MPa，延伸率（5)为2%。经过金相软件统计分析，平均二次枝晶 间距为28ym。 阳〇1引 实施例2
[0019] 将 99.99 %高纯侣a423g)、Aレ21Si中间合金a425g)、工业高纯儀a2g)、 A^47化巧Ig)中间合金加入到石墨相蜗中，在电阻炉中烙炼目标合金，加热溫度在760°C， 等合金完全烙化后进行除气、揽拌，溫度下降到740°C时加入Al-lOCe中间合金（17g)保溫 30min后诱注于水冷铜模中制得Al-Si-化-Mg-0. 05Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进 行切头、锐面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度（〇b)为240MPa，延伸率（5)为2.6%。 经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为25ym。
[0020] 实施例3
[0021] 将 99.99 %高纯侣a407g)、Aレ21Si中间合金a425g)、工业高纯儀a2g)、 A^47化巧Ig)中间合金加入到石墨相蜗中，在电阻炉中烙炼目标合金，加热溫度在760°C， 等合金完全烙化后进行除气、揽拌，溫度下降到740°C时加入Al-lOCe中间合金（33g)保溫 30min后诱注于水冷铜模中制得Al-Si-化-Mg-0.ICe合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进 行切头、锐面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度（〇b)为231MPa，延伸率（5)为2.4%。 经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为22ym。 阳0巧对比例1
[0023]将 99. 99 % 高纯侣（1374g)、A^21Si中间合金（1425g)、工业高纯儀（12g)、 A^47化巧Ig)中间合金加入到石墨相蜗中，在电阻炉中烙炼目标合金，加热溫度在760°C， 等合金完全烙化后进行除气、揽拌，溫度下降到740°C时加入Al-lOCe中间合金（66g)保溫 30min后诱注于水冷铜模中制得Al-Si-化-Mg-0. 2Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进 行切头、锐面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度（〇b)为2〇3MPa，延伸率（5)为2. 1%。 经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为19ym。
[0024] 对比例2 阳0巧]将99. 99 %高纯侣（1308g)、A^21Si中间合金（1425g)、工业高纯儀（12g)、A^47化巧Ig)中间合金加入到石墨相蜗中，在电阻炉中烙炼目标合金，加热溫度在760°C， 等合金完全烙化后进行除气、揽拌，溫度下降到740°C时加入Al-lOCe中间合金（132g)保溫 30min后诱注于水冷铜模中制得Al-Si-化-Mg-0. 4Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进 行切头、锐面。力学性能测试，合金的抗拉强度（〇b)为200MPa，延伸率（5)为1.7%。经 过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为17. 5ym。
[0026] 对比例3
[0027]将 99. 99 % 高纯侣（1242g)、A^21Si中间合金（1425g)、工业高纯儀（12g)、 A^47化巧Ig)中间合金加入到石墨相蜗中，在电阻炉中烙炼目标合金，加热溫度在760°C， 等合金完全烙化后进行除气、揽拌，溫度下降到740°C时加入Al-lOCe中间合金（198g)保溫 30min后诱注于水冷铜模中制得Al-Si-化-Mg-0. 6Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进 行切头、锐面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度（0b)为197MPa，延伸率（5 )为1. 65 %。 经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为20ym。 阳0測对比例4
[0029] 将 99.99 %高纯侣al76g)、Aレ21Si中间合金a425g)、工业高纯儀a2g)、 A^47化巧Ig)中间合金加入到石墨相蜗中，在电阻炉中烙炼目标合金，加热溫度在760°C， 等合金完全烙化后进行除气、揽拌，溫度下降到740°C时加入Al-lOCe中间合金（264g)保溫 30min后诱注于水冷铜模中制得Al-Si-化-Mg-0. 8Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进 行切头、锐面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度（〇b)为189MPa，延伸率（5)为1.5%。 经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为25ym。
[0030] 将上述7个例子中获得的铸锭按GB/T228. 1-2010加工成拉伸试样，在MTS810材 料拉伸试验机上测试不同Ce含量合金的拉伸力学性能，如表1所示。
[0031] 从表1中可W看出，添加合适的Ce含量可W提高材料的抗拉强度和延伸率。当 Ce含量为0. 05%时，合金的抗拉强度达到240MPa，延伸率为2. 7,达到了峰值。侣娃合金的 力学性能主要由初生a-A1晶粒大小、共晶娃的形貌W及析出相的分布决定。添加Ce元素 具有较高的综合力学性能，只要是因为Ce影响共晶娃的生长形态，共晶娃由板状和针状转 变成短棒状，细小地分布在基体上。此外，添加的Ce与A1生成AIaCg与a-A1晶体结构相 似，晶格参数相似，故可W作为a-A1结晶时的异质晶核，细化了a-A1，提高了材料的力学 性能。 阳03引表1 Al-Si-Cu-Mg合金添加不同Ce量后的拉伸性能
[0033]
【主权项】
1. 一种添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，其特征在于，合金中各合金组分及其重量百分比 为：Si含量为8. 5~11%，Cu含量为0. 6~0. 9%，Mg含量为0. 25~0. 4%，稀土Ce含量 为0~0. 1%，余量为A1。2. 根据权利要求1的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，其特征在于，稀土Ce的重量百分比 优选0. 05%。3. 制备权利要求1的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金的方法，其特征在于，是采用传统的 铸锭冶金法，具体如下： 将坩埚加热到600°C，加入工业高纯Al和Al-20Si中间合金，待温度升高到760°C加入 六氯乙烷(：2(：16除气精炼，温度下降到740°C加入工业纯Mg，将真空熔炼的Al-Ce中间合金 加入到铝硅铜镁合金中保温30min，720°C浇注于水冷铜模中，获得合金铸锭。4. 权利要求1或2的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金作为挤压铸造合金原料的应用。
【专利摘要】一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金，属于金属合金技术领域。本发明所提供的合金中各组分及其重量百分比为：Si含量为8.5～11％，Cu含量为0.6～0.9％，Mg含量为0.25～0.4％，稀土Ce含量为0～0.1％，余量为Al，其中稀土Ce最优重量比为0.05％。本发明加入稀土Ce，大大提高了铝硅铜镁合金的综合机械性能，铸态下合金的抗拉强度(σb)由220MPa增加到240MPa，提高了9％；延伸率(δ)从2％提高到2.7％，提高了35％。由此可推断，Ce有望成为改善挤压铸造铝硅铜镁合金性能的有效合金元素。
【IPC分类】C22C21/02, C22C1/03, B22D18/02
【公开号】CN105200278
【申请号】CN201510660991
【发明人】李伯龙, 官刘毅, 亓鹏, 魏立军, 王同波, 聂祚仁
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月12日