本技术介绍了一种新型压铸铝硅合金及其预结晶组织细化技术,旨在提升压铸铝硅合金的力学性能,适用于汽车、高速列车和大型飞机制造。该合金成分独特,含有8%的硅,通过创新工艺实现组织细化,从而增强材料性能。
背景技术
由于节能减排的需要,汽车轻量化技术已成为当今世界汽车行业发展的主潮流。通过降低整车重量,可以有效降低汽车能耗,减少CO2
排放量。采用轻质材料是实现汽车轻量化最为有效的方式。
铝硅合金密度小,仅为钢的1/3,比强度高,是应用最为广泛的轻量化材料。铸造铝合金在汽车零件生产中应用最为广泛,如发动机、汽车轮毂等。然而,由于其力学性能的局限性,铸造铝硅合金的应用得到了限制。
压铸工艺作为一种生产效率高、产品尺寸精度较高,不需要后续加工处理的铸造工艺,在汽车零件制造上得到了广泛的应用。然而,在压铸过程中,由于液流的高速填充,被熔体卷入的气体无法排出,留在铸件内部形成孔洞,降低了压铸件的力学性能;同时,由于压铸工艺冷速较大,压铸件组织表面心部不均匀。压室中所形成的预结晶组织尺寸较大,且容易在压铸件心部聚集,造成缩松缺陷,在受力时易产生应力集中,降低压铸件的力学性能。因此,细化压铸铝硅合金中的压室预结晶组织对于提高压铸件力学性能极为重要。
铁元素是铝硅合金中的主要杂质元素之一,在铝熔体中不可避免,且去除难度大,花费成本高。铝熔体中的铁元素易与铝、硅元素形成粗大的针状富铁相,在受力状态下容易造成应力集中,割裂基体,降低力学性能。研究表明,微量铁元素的增加将导致铸件延伸率的急剧下降。然而,在压铸铝硅合金中,一定含量的铁元素可以保证铸件的脱模性,并降低生产中控制铝熔体内铁元素含量的成本。因此,开发具有高铁含量的压铸铝硅合金对于生产来说是非常有必要的。
在常规的压铸铝硅合金中,通常采用控制铁锰比来调控富铁相的形貌。在合适的铁锰比下,针状富铁相的长宽比减小,并完全转变为块状富铁相。然而,压铸过程中在压室内所形成的粗大块状富铁相依然存在,且为脆性相,严重影响材料的力学性能,在拉伸过程中容易应力集中,诱发裂纹并扩展,最终导致铸件断裂。
实现思路