本发明属于铝合金材料生产与深加工技术领域,具体地,涉及一种alsi10mg系变质铝合金材料及其变质生产工艺。
背景技术:
随着铝合金技术的不断发展,铝合金材料应用的领域日趋广泛,不同技术领域对特种铝合金材料的需求种类越来越多。
铸造铝合金是以熔融金属充填铸型,获得各种形状零件毛坯的铝合金。具有低密度,比强度较高,抗蚀性和铸造工艺性好,受零件结构设计限制小等优点。分为al-si和al-si-mg-cu为基的中等强度合金;al-cu为基的高强度合金;al-mg为基的耐蚀合金;al-re为基的热强合金。大多数需要进行热处理以达到强化合金、消除铸件内应力、稳定组织和零件尺寸等目的。用于制造梁、燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气唇口和发动机的机匣等。还用于制造汽车的气缸盖、变速箱和活塞,仪器仪表的壳体和增压器泵体等零件。
铸造铝合金alsi10mg系列的铝合金锭就是其中一例,广泛应用于汽车部件、精密机电设备等要求气密性非常高的技术领域,需求量日益增大,品质要求也越趋严格。常规标准牌号的alsi10mg系列,因为材质本身的组织较为粗大,不能满足现阶段更为严格、苛刻的市场需要。
技术实现要素:
为解决上述存在的问题,本发明的目的在于提供一种alsi10mg系变质铝合金材料及其变质生产工艺,所述变质铝合金材料从金相组织、密度、强度等多维度提升了材料自身性能,提高了客户产品质量,优化了安全性能;降低了不良率,节约了成本,同时也提高了生产效率和利润率。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:
一种alsi10mg系变质铝合金材料,所述变质铝合金材料由如下重量百分比的成分组成:si:9.5~10.5wt%,fe:0.77~0.88wt%,cu≤0.075wt%,mn:0.31~0.53wt%,mg:0.3~0.48wt%,cr≤0.048wt%,ni≤0.10wt%,zn≤0.13wt%,ti≤0.10wt%,pb≤0.14wt%,sn≤0.05wt%,sr:0.04~0.06wt%,ca≤0.05wt%,余量为al。
同时,本发明还提供一种alsi10mg系变质铝合金材料的变质生产工艺,所述变质生产工艺包括如下步骤:
1)熔解
取熔解炉,投入alsi10mgfe铝锭,升温至熔解,得铝液,铝液温度680~720℃;
2)捞渣
待所述alsi10mgfe铝锭全部熔解后,捞取铝液表面浮渣,温度680~720℃;
3)变质
在铝液内投入含锶变质合金,至熔解,得变质含锶铝液,温度控制在700~720℃;
4)静置
取样确认变质含锶铝液内锶含量为0.04~0.06wt%,静置5~10分钟,静置温度690~720℃;
5)出汤
静置后,变质工艺完成,舀取所述含锶铝液,铝液温度≤710℃,得所述变质铝合金材料。
进一步地,所述alsi10mgfe铝锭成分由如下重量百分比的成分组成:si:9.5~10.5wt%,fe:0.77~0.88wt%,cu≤0.075wt%,mn:0.31~0.53wt%,mg:0.3~0.48wt%,cr≤0.048wt%,ni≤0.10wt%,zn≤0.13wt%,ti≤0.10wt%,pb≤0.14wt%,sn≤0.05wt%,sr:0.04~0.06wt%,ca≤0.05wt%,余量为al;成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地,步骤3)变质过程中铝液成分由如下重量百分比的成分组成:si:9.5~10.5wt%,fe:0.77~0.88wt%,cu≤0.075wt%,mn:0.31~0.53wt%,mg:0.3~0.48wt%,cr≤0.048wt%,ni≤0.10wt%,zn≤0.13wt%,ti≤0.10wt%,pb≤0.14wt%,sn≤0.05wt%,sr:0.06~0.07wt%,ca≤0.05wt%,余量为al;成分测试通过光谱测试仪完成;成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地,所述含锶变质合金为alsr10合金。
进一步地,所述熔解炉为中频实验炉。
进一步地,步骤1)中投入alsi10mgfe铝锭前观察断面金相组织,步骤5)取变质铝锭观察断面金相组织,观察工具为金相显微镜。
本发明的有益效果在于:
所述变质铝合金材料结合元素调试、材料检验、产品验证综合研发,着力改善材料的物理特性、化学性能、力学性能及工艺性能等自身品性,进而改善客户产品的不良率,提高产品合格率,达成直接优化产品的安全性能,节约成本,同时也提高了客户的生产效率和利润率。
1.本发明研发的变质铝合金材料的配方,理论联系实际,经过反复研究试验,从新配置新材料变质配方元素配比,优化改善材料的物理特性、化学性能和力学性能;
2.本发明研发的新材料配方,增加微量元素锶对合金进行变质处理,锶元素具有变质有效时间长、效果明显和再现性好的优点,合理控制元素占比(控制变质铝合金材料中sr的重量百分比为0.04~0.06wt%),从而大大改善了合金的塑性加工性、力学性能及产品的表面特性,最终提升了产品质量;
3.本发明研发的新材料配方,制定了精细化的变质工艺流程,对工艺过程的熔化温度、液态保温有效控制,促使材料变质有效时间更长、效果更加明显;
4.本发明研发的新材料,用于客户产品的生产验证中,提高了产品合格率,从而降低了不良品产生,节约了生产成本,也优化产品的安全性能。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的一种alsi10mg系变质铝合金材料的alsi10mgfe铝锭变质前的初晶硅金相组织示意图;
图2为本发明实施例1所提供的的alsi10mgfe铝锭变质后所得的alsi10mg系变质铝合金材料的初晶硅金相组织示意图;
图3为本发明实施例1所提供的一种alsi10mg系变质铝合金材料的alsi10mgfe铝锭变质前的共晶硅金相组织示意图;
图4为本发明实施例1所提供的的alsi10mgfe铝锭变质后所得的alsi10mg系变质铝合金材料的共晶硅金相组织示意图。
具体实施方式
本发明所述的一种alsi10mg系变质铝合金材料,所述变质铝合金材料由如下重量百分比的成分组成:si:9.5~10.5wt%,fe:0.77~0.88wt%,cu≤0.075wt%,mn:0.31~0.53wt%,mg:0.3~0.48wt%,cr≤0.048wt%,ni≤0.10wt%,zn≤0.13wt%,ti≤0.10wt%,pb≤0.14wt%,sn≤0.05wt%,sr:0.04~0.06wt%,ca≤0.05wt%,余量为al。
同时,本发明还提供一种alsi10mg系变质铝合金材料的变质生产工艺,所述变质生产工艺包括如下步骤:
1)熔解
取熔解炉,投入alsi10mgfe铝锭,升温至熔解,得铝液,铝液温度680~720℃;
2)捞渣
待所述alsi10mgfe铝锭全部熔解后,捞取铝液表面浮渣,温度680~720℃;
3)变质
在铝液内投入含锶变质合金,至熔解,得变质含锶铝液,温度控制在700~720℃;
4)静置
取样确认变质含锶铝液内锶含量为0.04~0.06wt%,静置5~10分钟,静置温度690~720℃;
5)出汤
静置后,变质工艺完成,舀取所述含锶铝液,铝液温度≤710℃,得所述变质铝合金材料。
进一步地,所述alsi10mgfe铝锭成分由如下重量百分比的成分组成:si:9.5~10.5wt%,fe:0.77~0.88wt%,cu≤0.075wt%,mn:0.31~0.53wt%,mg:0.3~0.48wt%,cr≤0.048wt%,ni≤0.10wt%,zn≤0.13wt%,ti≤0.10wt%,pb≤0.14wt%,sn≤0.05wt%,sr:0.04~0.06wt%,ca≤0.05wt%,余量为al;成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地,步骤3)变质过程中铝液成分由如下重量百分比的成分组成:si:9.5~10.5wt%,fe:0.77~0.88wt%,cu≤0.075wt%,mn:0.31~0.53wt%,mg:0.3~0.48wt%,cr≤0.048wt%,ni≤0.10wt%,zn≤0.13wt%,ti≤0.10wt%,pb≤0.14wt%,sn≤0.05wt%,sr:0.06~0.07wt%,ca≤0.05wt%,余量为al;成分测试通过光谱测试仪完成;成分测试通过光谱测试仪完成。
进一步地,所述含锶变质合金为alsr10合金。
进一步地,所述熔解炉为中频实验炉。
进一步地,步骤1)中投入alsi10mgfe铝锭前观察断面金相组织,步骤5)取变质铝锭观察断面金相组织,观察工具为金相显微镜。
实施例1
本发明所提供的一种alsi10mg系变质铝合金材料的变质生产工艺中,alsi10mgfe铝锭成分、变质过程中铝液成分以及变质完成后所得变质铝合金材料成分如表1所示。
表1(单位:wt%)
其中,由图1可见,alsi10mgfe铝锭变质前的金相组织部分有初晶硅存在,存在针状组织颗粒,部分组织较大,变质前硅颗粒以长条状、针状等大颗粒形式存在,部分组织颗粒相对粗大。由图2可见,变质后所得alsi10mg系变质铝合金材料的金相组织无初晶硅存在,组织分布均匀细小,变质后组织颗粒分布均匀,颗粒细小(块状、条状、针状均以细小点状组织形态存在)。
由图3可见,alsi10mgfe铝锭变质前的金相组织有较长的共晶硅存在,部分组织颗粒较大。由图4可见,变质后所得alsi10mg系变质铝合金材料的金相组织在变质后,长条、针状的共晶硅,尺寸变小,颗粒细化。
1.所述alsi10mg系变质铝合金材料元素配比精细,提升了材料的使用性能和工艺性能;
2.alsi10mg系变质铝合金材料变质细化效果良好,且变质有效时间长;
3.alsi10mg系变质铝合金材料制定了精细化的工艺流程,操作简单高效;
4.alsi10mg系变质铝合金材料使用中间合金(含锶变质合金)替代化学药剂,熔解充分、均匀,变质过程环保清洁;
5.alsi10mg系变质铝合金材料用于客户试料,大大提升了产品的合格率,降低制造成本,从而提升了生产效率。
实施例2
本发明所提供的一种alsi10mg系变质铝合金材料的变质生产工艺中,alsi10mgfe铝锭成分、变质过程中铝液成分以及变质完成后所得变质铝合金材料成分如表2所示。
表2(单位:wt%)
实施例3
本发明所提供的一种alsi10mg系变质铝合金材料的变质生产工艺中,alsi10mgfe铝锭成分、变质过程中铝液成分以及变质完成后所得变质铝合金材料成分如表3所示。
表3(单位:wt%)
需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。