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一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金

阅读：107发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金，属于金属合金技术领域。本发明所提供的合金中各组分及其重量百分比为：Si含量为8.5～11％，Cu含量为0.6～0.9％，Mg含量为0.25～0.4％，稀土Ce含量为0～0.1％，余量为Al，其中稀土Ce最优重量比为0.05％。本发明加入稀土Ce，大大提高了铝硅铜镁合金的综合机械性能，铸态下合金的抗拉强度(σb)由220MPa增加到240MPa，提高了9％；延伸率(δ)从2％提高到2.7％，提高了35％。由此可推断，Ce有望成为改善挤压铸造铝硅铜镁合金性能的有效合金元素。，下面是一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，其特征在于，合金中各合金组分及其重量百分比为：Si含量为8.5～11％，Cu含量为0.6～0.9％，Mg含量为0.25～0.4％，稀土Ce含量为0～0.1％，余量为Al。

2.根据权利要求1的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，其特征在于，稀土Ce的重量百分比优选0.05％。

3.制备权利要求1的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金的方法，其特征在于，是采用传统的铸锭冶金法，具体如下：将坩埚加热到600℃，加入工业高纯Al和Al-20Si中间合金，待温度升高到760℃加入六氯乙烷C2Cl6除气精炼，温度下降到740℃加入工业纯Mg，将真空熔炼的Al-Ce中间合金加入到铝硅铜镁合金中保温30min，720℃浇注于水冷铜模中，获得合金铸锭。

4.权利要求1或2的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金作为挤压铸造合金原料的应用。

说明书全文

一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金

技术领域

[0001] 本发明属于金属合金技术领域，具体涉及添加Ce的挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金。

背景技术

[0002] 文献查阅结果表明，挤压铸造Al-Si合金通过添加Cu、Mg等合金元素可以显著提高其力学性能。Al-Si合金的机械性能取决于共晶硅形貌以及分布，初生α-Al，析出相大小与形貌，孔隙的分布与大小。随着Si含量的增加，铸造性能改善，但组织中会出现针状和板状的共晶硅相，硅相尖端和棱角处易引起应力集中，使合金变脆，力学性能降低。稀土Ce在变质、细化晶粒以及消除挤压铸造件内部氢气孔上有很强的优势，对合金的综合性能的提高具有显著的作用。但是稀土Ce添加量过少，合金的变质细化效果不明显；稀土Ce添加的量过多，稀土元素富集明显，失去变质的效果，此外随着稀土元素添加量的增加，含稀土多元共晶相析出也越来越多，对材料的性能照成很不利的影响。因此研究稀土Ce的添加量对挤铸Al-Si-Cu-Mg合金的作用有积极的意义。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金,及其作为挤压铸造的应用。

[0004] 本发明所提供的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，其中各合金组分及其重量百分比为：Si含量为8.5～11％，Cu含量为0.6～0.9％，Mg含量为0.25～0.4％，稀土Ce含量为0～0.1％，余量为Al。

[0005] 合金中稀土Ce的重量百分比优选0.05％。

[0006] 本发明所提供的添加Ce的Al-Si-Cu-Mg合金，是采用传统的铸锭冶金法。

[0007] 制备：将坩埚加热到600℃-650℃，加入工业高纯Al和Al-20Si中间合金，待温度升高到760℃-770℃加入六氯乙烷C2Cl6与Na2SiF6除气精炼，温度下降到730℃-740℃加入工业纯Mg(用铝箔包裹)，将真空熔炼的Al-Ce中间合金加入到铝硅铜镁合金中保温30min，710℃-720℃浇注于水冷铜模中，获得合金铸锭，作为挤压铸造合金原料。

[0008] 本发明具有以下有益效果：

[0009] 本发明由于加入了稀土Ce，大大提高了铝硅铜镁合金的综合机械性能，使合金的抗拉强度(σb)和屈服强度(σ0.2)均提高，其延伸率(δ)略有升高，铸态下合金的抗拉强度(σb)由220MPa增加到240MPa，提高了9％；延伸率(δ)从2％提高到2.7％，提高了35％。由此可推断，Ce有望成为改善挤压铸造铝硅铜镁合金性能的有效合金元素。

附图说明

[0010] 图1、不同稀土Ce含量对铝硅铜镁合金的抗拉强度变化曲线。

[0011] 图2、不同稀土Ce含量对铝硅铜镁合金的延伸率变化曲线。

[0012] 图3、不同稀土Ce含量对铝硅铜镁合金二次枝晶间距的影响图。

[0013] 图4、稀土Ce对共晶硅形貌的影响图，

[0014] a)0％Ce b)0.05％Ce c)0.1％Ce。

具体实施方式

[0015] 以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明并不限于以下实施例。

[0016] 实施例1

[0017] 将99.99％高纯铝(1440g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在740℃～760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，静置后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σb)为220MPa，延伸率(δ)为2％。经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为28μm。

[0018] 实施例2

[0019] 将99.99％高纯铝(1423g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，温度下降到740℃时加入Al-10Ce中间合金(17g)保温30min后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg-0.05Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σb)为240MPa，延伸率(δ)为2.6％。
经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为25μm。

[0020] 实施例3

[0021] 将99.99％高纯铝(1407g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，温度下降到740℃时加入Al-10Ce中间合金(33g)保温30min后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg-0.1Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σb)为231MPa，延伸率(δ)为2.4％。
经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为22μm。

[0022] 对比例1

[0023] 将99.99％高纯铝(1374g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，温度下降到740℃时加入Al-10Ce中间合金(66g)保温30min后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg-0.2Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σb)为203MPa，延伸率(δ)为2.1％。
经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为19μm。

[0024] 对比例2

[0025] 将99.99％高纯铝(1308g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，温度下降到740℃时加入Al-10Ce中间合金(132g)保温30min后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg-0.4Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。力学性能测试，合金的抗拉强度(σb)为200MPa，延伸率(δ)为1.7％。经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为17.5μm。

[0026] 对比例3

[0027] 将99.99％高纯铝(1242g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，温度下降到740℃时加入Al-10Ce中间合金(198g)保温30min后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg-0.6Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σb)为197MPa，延伸率(δ)为1.65％。
经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为20μm。

[0028] 对比例4

[0029] 将99.99％高纯铝(1176g)、Al-21Si中间合金(1425g)、工业高纯镁(12g)、Al-47Cu(51g)中间合金加入到石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼目标合金，加热温度在760℃，等合金完全熔化后进行除气、搅拌，温度下降到740℃时加入Al-10Ce中间合金(264g)保温30min后浇注于水冷铜模中制得Al-Si-Cu-Mg-0.8Ce合金铸锭。经均匀化处理后将铸锭进行切头、铣面。通过力学性能测试，合金的抗拉强度(σb)为189MPa，延伸率(δ)为1.5％。
经过金相软件统计分析，平均二次枝晶间距为25μm。

[0030] 将上述7个例子中获得的铸锭按GB/T228.1-2010加工成拉伸试样，在MTS810材料拉伸试验机上测试不同Ce含量合金的拉伸力学性能,如表1所示。

[0031] 从表1中可以看出，添加合适的Ce含量可以提高材料的抗拉强度和延伸率。当Ce含量为0.05％时，合金的抗拉强度达到240MPa，延伸率为2.7，达到了峰值。铝硅合金的力学性能主要由初生α-Al晶粒大小、共晶硅的形貌以及析出相的分布决定。添加Ce元素具有较高的综合力学性能，只要是因为Ce影响共晶硅的生长形态，共晶硅由板状和针状转变成短棒状，细小地分布在基体上。此外，添加的Ce与Al生成Al4Ce与α-Al晶体结构相似，晶格参数相似，故可以作为α-Al结晶时的异质晶核，细化了α-Al，提高了材料的力学性能。

[0032] 表1 Al-Si-Cu-Mg合金添加不同Ce量后的拉伸性能

[0033]

标题	发布/更新时间	阅读量
一种铸造合金-专利编号CN103540800A	2020-05-12	894
铝铸造合金-专利编号CN109642276A	2020-05-11	662
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高性能AlSiMgCu铸造合金-专利编号CN107245612B	2020-05-13	221
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一种含Ce挤压铸造Al-Si-Cu-Mg合金

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