一种压铸Al-Zn-Mg-Mn铝合金及其制备方法与流程

一种压铸al-zn-mg-mn铝合金及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及铝合金技术领域，尤其是一种压铸al-zn-mg-mn铝合金及其制备方法。


背景技术：

2.铝及铝合金密度小、比强度高、耐腐性好，在航空航天、军工、汽车等领域有着广泛的应用。目前压铸铝合金种类繁多，现有的压铸铝合金的强度和延伸率都比较低，而且在压铸过程中容易出现开裂，使压铸件的质量不能较好的控制，特别是在汽车等高安全性领域的使用场合中，会造成一定的安全风险。


技术实现要素：

3.本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种压铸al-zn-mg-mn铝合金及其制备方法，压铸后的样件，内部组织致密，无气孔、疏松缺陷，样件在自然时效状态下仍然具有优良的机械性能。
4.本发明采用的技术方案是：
5.一种压铸al-zn-mg-mn铝合金，其中：按质量百分数计，包括以下组分：cu0～0.2％，mn0.4～0.6％，mg0.7～0.9％，cr0.15～0.23％，zn4.0～4.3％，ti0.06～0.12％，zr0.15～0.18％，杂质元素si0～0.3％，杂质元素fe0～0.3％，余量为al和其他杂质。
6.一种压铸al-zn-mg-mn铝合金的制备方法，其中：包括以下步骤：
7.s1.将铝锭投入炉内加热至加热至710～730℃并搅拌4～6min使其完全熔解，得到熔液一；
8.s2.将熔液一加热至740～760℃，之后通入氩气，并向溶液一中加入铁剂、铝硅中间合金、铝铜中间合金、锰剂、镁剂、铬剂、锌剂、铝钛中间合金、铝锆中间合金，进行精炼处理25～30min，得到熔液二；
9.s3.将熔液二静置20-35min，之后进行化学成分检测，保证熔液二中各组分的质量百分比符合要求，不符合要求的熔液二内添加铝锭或者其他组分，重复步骤s1、s2,直至熔液二成分合格；
10.s4.将步骤s3合格的熔液二浇铸到压铸模具内，压铸后得到压铸件；
11.s5.将压铸件进行自然时效，然后取样测试机械性能。
12.优选的是，所述的压铸al-zn-mg-mn铝合金的制备方法，其中：步骤s2中通入氩气的流量为1.8-2.5m3/h。
13.优选的是，所述的压铸al-zn-mg-mn铝合金的制备方法，其中：步骤s4中压铸模具预热温度为320～350℃，铸造压力为100mpa～120mpa，压铸模具内真空度为-0.06
±
0.01mpa。
14.优选的是，所述的压铸al-zn-mg-mn铝合金的制备方法，其中：步骤s5中自然时效的时间分别为3、6、9、12、15、20、30天。
15.本发明的优点：
16.(1)本发明的压铸al-zn-mg-mn铝合金及其制备方法，通过加入zn、mg使得铸锭在自然时效时形成mgzn2强化相，提高压铸件的强度；加入mn，是为了提高压铸件的耐腐蚀性能以及提高再结晶温度，一定程度上提高压铸件的强度；加入cr、ti，和zr，是为了细化晶粒，降低材料的内应力，减轻铸造开裂倾向。
17.(2)本发明的压铸al-zn-mg-mn铝合金及其制备方法，成本低，自然时效状态下产品的机械性能优良，在航空航天、汽车工业、军工等方面有着广阔的应用前景。
附图说明
18.图1为本发明实施例1的压铸al-zn-mg-mn合金不同自然时效时间产品的机械性能变化趋势图。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
20.实施例1
21.一种压铸al-zn-mg-mn铝合金，其中：按质量百分数计，包括以下组分：0～0.15％si，0～0.2％fe，0～0.2％cu，0.4～0.5％mn，0.7～0.8％mg，0.15～0.2％cr，4.1～4.2％zn，0.05～0.1％ti，0.1～0.15％zr，余量为al及不可避免的杂质；
22.一种压铸al-zn-mg-mn铝合金的制备方法，其中：包括以下步骤：
23.s1.将铝锭投入炉内加热至加热至720℃并搅拌5min使其完全熔解，得到熔液一；
24.s2.将熔液一加热至740℃，之后通入氩气，并将熔液一中加入铜粉、锰粉、镁粉、铬粉、锌粉、钛粉和锆粉进行精炼处理25min，在线精炼除气流量为2.0
±
0.2m3/h，得到熔液二；
25.s3.将熔液二静置30min，之后进行化学成分检测，保证熔液二中各组分的质量百分比符合要求，不符合要求的熔液二内添加铝锭或者其他组分，重复步骤s1、s2,直至熔液二成分合格；
26.s4.将步骤s3合格的熔液二浇铸到压铸模具内，压铸模具预热温度为340℃，铸造压力120mpa，压铸模内真空度为-0.06mpa，压铸后得到压铸件；
27.s5.将压铸件分别在0、3、6、9、12、15、20、30天不同的时间下自然时效，然后取样测试机械性能。
28.实施例2
29.一种压铸al-zn-mg-mn铝合金，其中：按质量百分数计，包括以下组分：0～0.15％si，0～0.2％fe，0～0.2％cu，0.5～0.6％mn，0.8～0.9％mg，0.15～0.2％cr，4.2～4.3％zn，0.05～0.1％ti，0.1～0.15％zr，余量为al及不可避免的杂质；
30.一种压铸al-zn-mg-mn铝合金的制备方法，其中：包括以下步骤：
31.s1.将铝锭投入炉内加热至加热至730℃并搅拌5min使其完全熔解，得到熔液一；
32.s2.将熔液一加热至760℃，之后通入氩气，并向溶液一中加入铁剂、铝硅中间合金、铝铜中间合金、锰剂、镁剂、铬剂、锌剂、铝钛中间合金、铝锆中间合金，在线精炼除气流量为2.0
±
0.2m3/h，得到熔液二；
33.s3.将熔液二静置30min，之后进行化学成分检测，保证熔液二中各组分的质量百
分比符合要求，不符合要求的熔液二内添加铝锭或者其他组分，重复步骤s1、s2,直至熔液二成分合格；
34.s4.将步骤s3合格的熔液二浇铸到压铸模具内，压铸模具预热温度为340℃，铸造压力120mpa，压铸模内真空度为-0.06mpa，压铸后得到压铸件；
35.s5.将压铸件分别在0、3、6、9、12、15、20、30天不同的时间下自然时效，然后取样测试机械性能。
36.将实施例1和实施例2中两种不同成分配比的压铸合金，根据gb/t 228.1，制作压铸al-zn-mg-mn合金产品的拉伸样，然后测试样品经不同时间自然时效后的机械性能，机械性能实测值见表1，机械性能变化曲线图如图1。
37.表1两种不同配比的压铸al-zn-mg-mn金在不同自然时效时间产品的机械性能实测值
[0038][0039]
从表1机械性能的实测结果结合图1机械性能的变化趋势来看，随着自然时效时间的延长，压铸件的抗拉强度先快速升高然后趋于稳定，抗拉强度在第9天时基本达到峰值，抗拉强度从0天的279mpa到第9天的324mpa，提高16％；延伸率先降低然后趋于稳定，在第9天时基本保持在5％左右，从0天到第9天，延伸率降低112％。
[0040]
本发明获得的压铸al-zn-mg-mn铝合金，自然时效强度达到峰值的时间只需要9天左右，且抗拉强度、延伸率比常规的al-si系、al-mg系、al-zn系合金均有大幅的提升。
[0041]
本发明的压铸al-zn-mg-mn合金，其中加入4.1～4.3％zn、0.7～0.9％mg是为了自然时效时形成mgzn2强化相，提高压铸件的强度；加入0.4～0.6％mn，是为了提高压铸件的耐腐蚀性能以及提高再结晶温度，一定程度上提高压铸件的强度；加入0.15～0.23％cr，0.06～0.12％ti，0.15～0.18％zr，是为了细化晶粒，降低材料的内应力，减轻铸造开裂倾向。
[0042]
本发明的压铸al-zn-mg-mn合金，成本低，自然时效状态下产品的机械性能优良，在航空航天、汽车工业、军工等方面有着广阔的应用前景。
[0043]
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实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，可以对本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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。