一種鋁合金及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋁合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 鋁合金作為國民經濟生產生活的主要結構材料，具有密度小、強度高、易成型加 工、導電導熱性好以及資源豐富等諸多特性，是國民經濟中應用最為廣泛的一類有色金屬 結構材料，在航空、航天、交通、建材、石油、化工、電子、電力、國防等領域得到了廣泛應用。
[0003] 隨著我國經濟建設的飛速發展，尤其是汽車、電子、機械等支柱行業近年迅猛發 展，對鋁合金的材料性能及鑄造特性都提出了越來越高的要求。特別是在消費電子領域，隨 著電子產品的輕型化和小型化，要求材料同時具有優異的鑄造性能和合金強度。
[0004] 現有的壓鑄鋁合金主要為Al-Si-Cu系列合金，典型牌號有YL102、YL104、YLl12、 YL117、ADC12、A380等，雖然這些鋁合金具有優異的鑄造性能，但鋁合金的機械性能，尤其是 屈服強度和斷裂強度已遠不能滿足目前的市場需求。因此，有必要開發既具有優異的鑄造 性能，又具有好的綜合機械性能的鋁合金。
[0005]CN102776426A公開了一種高純高強高韌鋁合金，以重量百分比計，該鋁合金包括 以下組分：Zn5-8. 5wt%，Mgl. 5-2. 8wt%，Cul. 2-2. 5wt%，MnO. 5-1. 5wt%，CdO. 1-0. 2wt%， SrO. 05-0. 25wt%,BiO. 01-0. 15wt%,TiO. 005-0. 05wt%,Fe< 0. 12wt%,Si< 0.Iwt%, 余量為錯。
[0006]CN100410406C公開了一種高強高韌鑄造鋁合金，該鋁合金由以下組分按重量百分 比組成：Cu4. 5-7. 0 ;V0. 05-0. 3 ;MnO. 3-0. 45 ;TiO. 15-0. 35 ;B0. 005-0. 06 ;CdO. 15-0. 25 ; ZrO. 05-0. 2 ;PrO. 03-0. 7 ;A1 余量。
[0007]CN1204281C公開了一種用于航空結構件的高純、高強鋁合金，該鋁合金的化學成 分及含量的重量百分比為：Zn7-9%，MgL7-3. 0%，CuL5-2. 6%，ZrO. 1-0. 25%，Cr小于 0. 1%，Ti小于 0. 06%，Fe小于 0. 15%，Si小于 0. 12%，余量為Al。
[0008] 上述鋁合金雖然大大提升了合金的性能，但合金的鑄造特性尤其是流動性仍然不 理想，難以生產薄壁產品。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于克服現有的鋁合金很難兼顧合金強度和鑄造性能的不足，提供 一種鋁合金及其制備方法，該鋁合金不僅強度高韌性好，而且具有優異的鑄造性能。
[0010] 根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種鋁合金，以該鋁合金的總量為基準， 以重量百分比計，該鋁合金含有以下元素：
[0011]
[0012] 所述添加元素為Ti、Zr、Mn、Fe、Cd、Cr、B、Bi、Ni和Sr中的一種或兩種以上。
[0013] 根據本發明的第二個方面，本發明提供了一種鋁合金，以該鋁合金的總量為基準， 以重量百分比計，該鋁合金含有以下元素：
[0014]
[0015] 余量為Al,
[0016] 所述添加元素為Ti、Zr、Mn、Fe、Cd、Cr、B、Bi、Ni和Sr中的一種或兩種以上。
[0017] 根據本發明的第三個方面，本發明提供了一種鋁合金的制備方法，該方法包括將 鋁合金原料進行熔煉，冷卻后得到鋁合金，其中，所述鋁合金原料的組成使得得到的鋁合金 為本發明提供的鋁合金。
[0018] 根據本發明的鋁合金具有良好的鑄造性能，鑄造過程中不易產生裂紋，得到的鑄 件不僅強度高，而且韌性好，適于生產薄壁產品。
【具體實施方式】
[0019] 本發明提供了一種鋁合金，以該鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，該鋁合金 含有以下元素：
[0020]
[0021] 所述添加元素為Ti、Zr、Mn、Fe、Cd、Cr、B、Bi、Ni和Sr中的一種或兩種以上。
[0022] 以鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，Si的含量優選為3-6%，如4-6%。
[0023] 以鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，Zn的含量優選為5. 5-8%。
[0024] 以鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，Cu的含量優選為1-2. 5%。
[0025] 以鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，Mg的含量優選為1-2%。
[0026] 從進一步提高鋁合金的韌性和流動性的角度出發，以鋁合金的總量為基準，以重 量百分比計，稀土元素的含量優選為0. 01-0. 2%，更優選為0. 01-0. 1 %。
[0027] 所述稀土元素優選為La和/或Ce。
[0028] 從進一步提高合金的韌性的角度出發，所述添加元素優選含有Ti、Zr、B、Bi和Ni 中的一種或兩種以上元素。更優選地，以鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，選自Ti、 Zr、B、Bi和Ni中的一種或兩種以上的添加元素的總量為0. 01-0. 5%，如0. 01-0. 3%。
[0029] 從進一步提高合金的強度的角度出發，所述添加元素優選含有Fe、Mn、Cd和Cr中 的一種或兩種以上元素。更優選地，以鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，選自Fe、Mn、 Cd和Cr中的一種或兩種以上的添加元素的總量為0. 01-1%，如0. 02-0. 2%。
[0030] 從進一步提高合金的耐腐蝕性能的角度出發，所述添加元素優選含有Sr。以鋁合 金的總量為基準，以重量百分比計，Sr的含量優選為0. 05-0. 1%。
[0031] 根據本發明的鋁合金允許存在少量其它金屬元素，如Li、Na、K、Be、Ca、Ba、Ga、In、 Ge、Sn、Sb、Sc、Y、V、Nb、Mo、W、Tc、Ru、Co、PcUPt、Ag和Au中的一種、兩種或三種以上。以 鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，上述其它金屬元素的總量一般不高于1%，優選不 高于0. 5 %，更優選不高于0. 2 %。所述其它金屬元素可以來源于制備合金時合金原料中的 雜質，也可以來源于制備合金時作為合金的一種組成元素而添加的原料。
[0032] 根據本發明的鋁合金中的鋁元素的含量可以隨合金元素的量進行相應調整。
[0033] 在本發明的一個優選的實例中，以該鋁合金的總量為基準，以重量百分比計，該鋁 合金含有以下元素：
[0034]
[0035] 余量為Al,
[0036] 所述添加元素為Ti、Zr、Mn、Fe、Cd、Cr、B、Bi、Ni和Sr中的一種或兩種以上。
[0037] 在該優選的實例中，所述鋁合金可以含有上述其它金屬元素，也可以不含有上述 其它金屬元素。
[0038] 本發明的鋁合金可以采用常規的鋁合金熔煉鑄造工藝制備。一般地，將鋁合金原 料進行熔煉，冷卻后得到本發明的鋁合金。得到的鋁合金可以進行鑄造，以形成具有所需形 狀的成型體。
[0039] 具體地，可以采用包括以下步驟的方法制備本發明的鋁合金并進行鑄造。
[0040] 1、提供鋁合金原料以及助熔劑。
[0041] ⑴原料
[0042] 按照預定的鋁合金組成提供原料，鋁合金中的各元素可以以純金屬的形式提供， 也可以以中間合金的形式提供。一般地，鋁和鎂可以以純金屬的形式提供，硅和銅優選以與 鋁形成中間合金的形式提供。
[0043] (2)助熔劑
[0044] 助熔劑一般包括覆蓋劑、精煉劑和變質劑，所述覆蓋劑、精煉劑和變質劑的種類和 用量可以為本領域的常規選擇。
[0045] 具體地，所述覆蓋劑用于防止熔體氧化燒損及吸氣，例如=LFG-JOO。相對于100重 量份原料，覆蓋劑的用量可以為〇. 01-0. 2重量份。
[0046] 所述精煉劑用于除氣、除夾雜物，例如：JL_J301。相對于100重量份原料，精煉劑 的用量可以為〇. 〇1_〇. 2重量份。
[0047] 所述變質劑用于在合金液中形成大量分散的人工制造的非自發晶核，從而獲得細 小的鑄造晶粒，例如：LBZ-J0K。
[0048] 相對于100重量份原料,變質劑的用量可以為0. 01-0. 1重量份。
[0049] 2、將原料和覆蓋劑加熱熔融。
[0050] 其中，鋁合金中的鎂以純金屬的形式（即，鎂錠）提供時，優選將其余原料熔融后 再加入鎂錠并將其壓入合金液的液面下方，以使其充分熔化而不燒損。
[0051] 合金液的最終溫度一般控制為750-770°C。
[0052] 3、向步驟（2)得到的合金液中添加精煉劑，進行精煉，以清除合金液中的非金屬 夾雜物。
[0053] 精煉可以在700_720°C的溫度下進行，精煉的時間可以為5-30分鐘。
[0054] 通過精煉，合金液中的夾雜物、氣體被帶出，將夾雜物打渣撈出即可。
[0055] 4、澆鑄：將精煉液保溫5-15分鐘后澆鑄在模具中，冷卻后得到合金錠。
[0056] 5、壓鑄：將得到的合金錠進行壓鑄，得到壓鑄體。其中，壓鑄給湯的溫度可以為 680-780°C;模具溫度可以為100-300°C;料筒溫度可以為30-200°C。
[0057] 得到壓鑄體一般在環境溫度下進行10-30天的時效處理。
[0058] 根據本發明的鋁合金流動性高，鑄造性能好，鑄造過程中不易產生裂紋，得到壓鑄 體的強度高且韌性好，特別適用于制作薄壁制品。
[0059] 以下將通過實施例對本發明進行詳細描述，但不因此限制本發明的范圍。
[0060] 以下實施例和對比例中，按照IS06892-1中規定的方法制備試樣，采用萬能力學 拉伸試驗機進行拉伸測試。
[0061] 以下實施例和對比例中，硬度根據GB/T4340. 1-2009中規定的方法進行測試，采 用的載荷為3kgf。
[0062] 以下實施例和對比例中，流動性測試采用單螺旋流動性試樣模具，橫截面尺寸為： 5. 5mmX3mm，采用的給湯容量為30cm3,壓射速度為0? 8mm/s，澆鑄溫度為750°C。
[0063] 實施例1-13用于說明本發明的鋁合金。
[0064] 實施例1
[0065] 1、配料
[0066] 1)原料：根據合金組成為A181. 5Si6Zn8Cu2. 5Mg2 (以鋁合金的總量為基準，以重 量百分比計）的配比準備好純鋁錠（純度> 99. 9重量％ )、純鎂錠（純度> 99. 9重量％ )、 純鋅錠（純度彡99. 9重量％ )、Al-Si中間合金和Al-Cu中間合金；
[0067] 2)助熔劑：覆蓋劑為LFG-J00,精煉劑為JL-J301，變質劑為LBZ-J0K。
[0068] 相對于100重量份原料，覆蓋劑的用量為0.01重量份，精煉劑的用量為0.01重量 份，變質劑的用量為〇. 01重量份。
[0069] 2、干燥
[0070] 將準備好的原材料進行干燥，其中，Al、Mg和Z