混合稀土铸铝合金及其制法

摘要

本发明涉及一种混合稀土铸铝合金及制法，其特点是在8.0～10.5Wt％Si、0.17～0.3Wt％Mg铸铝合金中加RE、Sr和Ti等元素，有效地提高合金的强度、塑性、耐磨、抗蚀、气密和铸造等综合性能。本发明的制法与现有Al-Si-Mg系铸铝合金制法相比，它制造更简便、节能、不污染环境，适用于各类生产铸铝合金的企业应用。本发明的混合稀土铸铝合金广泛用于制造各种车辆、武器、航空、航天、舰船、仪器仪表、家用电器及炊具等的零件。

说明书

本发明涉及一种铸铝合金及其制法，特别是一种混合稀土铸铝合金及其制法。

Al-Si-Mg系铸铝合金是当今世界各国普遍采用的铸铝材料，其产品占铸铝合金总产量的50%。如以主要国家中国、苏联、日本、美国和西德制造的Al-Si-Mg系铸铝合金为例，其化学成分及性能如下表所示：

上表所列的Al-Si-Mg系列铸铝合金的共同特点是：铸造性能好、耐腐蚀、可热处理强化、有较高室温机械性能，适用于制造工作温度在200℃以下的形状复杂、薄壁、承受较高的静载荷和冲击载荷的大型铸件。但其缺点是合金的吸气倾向大，易形成针孔，降低了合金的塑性，且制造过程中须经钠盐变质处理，由此产生难以处理的三废，危害人体及污染环境。

为了克服现有技术的缺点，美国专利SU348633《重负荷铸件用的铝合金Aluminium    Alloys-For    Heavy    Duty    Castings》提出在Al-Si-Cu系（含6～8Wt%Si，0.3～0.7Wt%Cu）铸铝合金中加入Be、B、Zr、Ti、V、Mg、Mn和RE等元素，以获得高强度铸铝合金，其优点是：（1）强度高、塑性好，机械性能优于Al-Si-Mg系铸铝合金;（2）改善高温性能，可用于工作温度250℃以下的零件;（3）制品的切削性能好。但还存在以下问题：（1）合金中含有剧毒元素Be，不能用于食品器皿;（2）合金中含有昂贵的Be、Zr元素，成本很高;（3）合金含有Cu，降低了制品的抗蚀性;（4）制造工艺复杂，生产周期长，产生三废公害。

本发明的目的是为克服现有技术的缺点而提供一种混合稀土铸铝合金及其制法。它不但保留了现有铸铝合金的优点，而且制品综合性能优良，成本低廉，制造方法简便，无毒，无三废公害。

根据本发明提出的混合稀土铸铝合金，其特征是含有（重量%）：Si    8.0～10.5、Mg    0.17～0.3、Mn    0.2～0.5、RE    0.1～0.3、Sr    0.03～0.00、Ti    0.2～0.0，其余为Al。根据本发明提出的混合稀土铸铝合金的制法，它包括精炼剂和纯镁的干燥、炉料的烘焙、炉料的化清、加镁处理、精炼、静置、浇铸和淬火时效热处理，其特征在于：将块状的经清洁化予处理的纯铝、予制合金AlSi、AlMn、AlSr、AlTi和AlRE或ZAlSi₉Mg、AlSr、AlTi和AlRE按顺序加入熔烧坩埚中烘焙;炉料化清温度为740～680℃;加镁处理温度为680～700℃;精炼温度为730～740℃;静置温度为740～710℃;浇铸温度为690～710℃，使全过程熔铸温度控制在740⁺¹⁰℃以下。本发明的铸铝合金组分中通过添加8.0～10.5%Si，使合金有良好铸造性能，合金制品有较高的强度以及耐磨和抗蚀性能;添加0.17～0.3%Mg，生成Mg₂Si相，并与RE相互激化变质作用增强，有利于合金通过热处理得到强化。添加Mn和RE能有效地削弱杂质铁的有害作用;添加0.1～0.3%RE提高合金的室温及高温作用，改善铸造性能，降低针孔度;Sr和RE是长效变质剂，细化了共晶Si相，Ti和RE细化α（Al）相，以提高铸铝合金的塑性。

本发明与现有技术相比，其显著特点是：（1）合金不仅具有较高的强度和塑性，而且具有优良的铸造、抗蚀、耐磨、气密及焊接性能，即综合性能良好;（2）合金中不含剧毒元素铍，冶炼中不用钠盐变质剂，因此可制作无毒食品器皿，符合环卫标准;（3）合金中不含铜，可以镀装饰铬;（4）合金中不含价格昂贵的Be和Zr等元素，原材料成本较低;（5）合金的制法简便，制造周期短（仅为现有技术的2/3周期），因此生产成本明显降低。本发明的混合稀土铸铝合金广泛适用于制造各种汽车、拖拉机、军用车辆、武器、航空、航天、舰船、仪器仪表、家用电器及饮具等的零件;本发明混合稀土铸铝合金的制法适用于各类生产铸铝合金的企业应用。本发明与现有技术的性能对比见下表：

本发明与现有铸铝合金性能对照表

本发明的具体制法由以下实施例及附图给出。

图1是根据本发明提出的混合稀土铸铝合金制造方法之一的工艺流程示意图。

图2是根据本发明提出的混合稀土铸铝合金制造方法之二的工艺流程示意图。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

参照图1和图2，混合稀土铸铝合金制造方法之一是将块状的经清洁化予处理的纯铝、予制合金AlSi、AlMn、AlSr、AlTi和AlRE₁₀按顺序加入熔炼的坩埚中烘焙，或者按照混合稀土铸铝合金制造方法之二将块状的经清洁化予处理的予制合金ZAlSi₉Mg、AlSr、AlTi和AlRE₁₀按顺序一次加入熔炼坩埚中烘焙，制法之一或制法之二中所选用的予制合金AlRE₁₀是由9.0～11.0（重量%）RE_M和89～91（重量%）Al组成;烘焙温度为400～500℃，烘焙2小时;烘焙后的炉料进行化清，然后加镁处理、精炼、静置、浇铸和淬火时效热处理，而制得所需规格的混合稀土铸铝合金制品。其中炉料化清温度为740～680℃;加镁处理温度680～700℃，加镁处理时间为8～12分钟;精炼温度为730～740℃;精炼二次以上，精炼时间8～16分钟;静置温度为740～710℃，静置时间12～16分钟;浇铸温度690～710℃;使全过程熔铸温度控制在740⁺¹⁰℃以下。需要热处理强化的制品，其淬火热处理规范为，淬火温度535±5℃，保温4～6小时，水冷，水温60～100℃;时效温度为160±5℃，保温5～10小时，空冷。本发明制造方法所涉及的熔铸设备和热处理设备均与现有技术相同，无特殊要求。

本发明经反复试验验证，已获得显著的应用效果，产品质量达到中华人民共和国Ⅰ类Ⅰ级品标准。