本發(fā)明涉及鋁合金，具體為一種高性能壓鑄鋁合金材料及其制備方法。

背景技術：

1、強韌性材料是在汽車領域殼體（變速箱，離合器，電機電控殼體）被廣泛需求的一種材料，從技術的發(fā)展趨勢來看，伴隨著對材料強度、耐腐蝕性能和高溫環(huán)境下穩(wěn)定性的更高要求，鋁合金材料領域的研究正在加速發(fā)展。比如，更高標準鋁合金殼體材料相比傳統(tǒng)汽車殼體材料，抗拉強度和屈服強度可提高30%以上，因此對材料的屈服強度以及韌性要求較高，可以實現(xiàn)零件重量減重，實現(xiàn)輕量化目標。

2、汽車在室外環(huán)境中使用，而空氣中含有氧氣、水分、酸性物質(zhì)等腐蝕因素，再加上溫度、濕度等環(huán)境條件的變化，很容易產(chǎn)生腐蝕，導致功能或性能下降或失效。因此，耐腐蝕性是材料開發(fā)和驗證中的重要一環(huán)，也是作為汽車殼體必須滿足的要求。

3、目前常用的汽車殼體鋁合金為傳統(tǒng)鑄造鋁合金adc12，該類合金屬于共晶壓鑄鋁合金，整體產(chǎn)品硬度與強度較低，抗拉強度在（260-280）mpa，屈服強度在（130-160）mpa，斷后伸長率（1.5-2.5）％，循環(huán)鹽霧720h，腐蝕速率較大，無法滿足新的高強韌性、高耐腐蝕的技術要求。一定程度上限制汽車殼體性能的提升。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高性能壓鑄鋁合金材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種高性能壓鑄鋁合金材料，由以下材料組成：cu?1.0%—2.5%,si?9.5%—11.5%,zn?0.5%—1.5%,mn?0.4%—0.6%,?mg?0.6%—1.5%,?fe≤0.25%,sr?0.010%-0.045%,mo?0.1%—0.15%，sc?0.07%—0.15%，余量為al和雜質(zhì)，其中雜質(zhì)總含量不大于0.25%。

3、作為本發(fā)明的進一步改進，所述zn+4.8mg的范圍為4.0%-7.5%，所述si/mg元素質(zhì)量分數(shù)之比在9.5-14.5，所述fe+mn+mo質(zhì)量分數(shù)之和為0.7-1.0。

4、作為本發(fā)明的進一步改進，所述雜質(zhì)中鈉元素含量小于10ppm。

5、本發(fā)明還公開了高性能壓鑄鋁合金材料的制備方法，本制備方法包括以下步驟：

6、s1、按照鋁合金材料的配方準備原材料，分別稱取對應百分比的各個原料，進行干燥預熱、熱熔化以及攪拌均勻，得到合金熔體；

7、s2、對合金熔體加入精煉劑進行精煉處理，然后再進行除鈉處理，完成除氣和除雜；

8、s3、將完成除氣和除雜的合金熔體送入到成形設備制備后進行成形，得到鋁合金構件。

9、作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟s2中除鈉處理具體步驟為向合金熔體中通入混合氣體進行除鈉，所述混合氣體為氯氣和氬氣，氯氣和氬氣的體積比為0.1%—0.5%：99.5%—99.9%，除氣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為400-550r/min，壓力為0.2-0.4mpa，流量為16—26l/min。

10、作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1具體步驟為將al-si合金錠加入熔煉爐中熔化，待其完全熔化后，再加入cu元素、mg元素和zn元素的純金屬或者中間合金，待其完全熔解后，加入al-mo，al-sr以及alsc中間合金。

11、作為本發(fā)明的進一步改進，所述s1中干燥預熱溫度為100-450℃，熱熔溫度為730-800℃，攪拌的時間5—15分鐘。

12、作為本發(fā)明的進一步改進，所述s2中精煉處理具體步驟為：向合金熔體中通入保護氣體，加入無鈉精煉劑，所述無鈉精煉劑包括氯鹽和氟鹽，精煉時間為15—30min，固態(tài)精煉劑的加入量為熔體質(zhì)量的0.2%—0.5%，所述保護氣體為氮氣或氬氣，所述保護氣體通入量為0.15—6l/min。

13、作為本發(fā)明的進一步改進，高性能壓鑄鋁合金材料在室溫下抗拉強度300-360mpa，屈服強度220-250mpa，斷后伸長率3.0%—5%，循環(huán)鹽霧720小時后，抗拉強度290-320mpa，屈服強度190-220mpa，斷后伸長率2.5%-4%。

14、本發(fā)明還公開了高性能壓鑄鋁合金材料的應用，高性能壓鑄鋁合金材料應用于汽車變速箱，離合器，三電系統(tǒng)殼體件。

15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、本發(fā)明中設計zn+4.8mg以及si/mg的范圍并同時控制mo，sc等元素的設計范圍，消除了“中毒”本源，結(jié)合cu，mg，zn元素帶來的固溶強化和mo元素在高壓高速快冷過程中納米尺寸的富mo顆粒析出帶來的彌散強化，成形后鋁合金構件在室溫下拉伸測試抗拉強度300-360mpa，屈服強度為220-250mpa，斷后伸長率為3.0%—5%，通過采用無鈉精煉劑和除鈉處理，以及配合mn?、mg、sc和mo的作用，鋁合金中鈉元素的含量小于10ppm，循環(huán)鹽霧720小時后，抗拉強度290-320mpa，屈服強度190-220mpa，斷后伸長率2.5%-4%，可以有效地提高鋁合金材料整體的耐腐蝕效果，可以廣泛用在新能源汽車電機殼體，變速箱殼體，離合器殼體，電控殼體等汽車零部件。

技術特征：

1.一種高性能壓鑄鋁合金材料，其特征在于，由以下材料組成：cu?1.0%—2.5%,si9.5%—11.5%,zn?0.5%—1.5%,mn?0.4%—0.6%,?mg?0.6%—1.5%,?fe≤0.25%,sr?0.010%-0.045%,mo?0.1%—0.15%，sc?0.07%—0.15%，余量為al和雜質(zhì)，其中雜質(zhì)總含量不大于0.25%。

2.根據(jù)權利要求1所述的高性能壓鑄鋁合金材料，其特征在于：所述zn+4.8mg的范圍為4.0%-7.5%，所述si/mg元素質(zhì)量分數(shù)之比在9.5-14.5，所述fe+mn+mo質(zhì)量分數(shù)之和為0.7-1.0。

3.根據(jù)權利要求1所述的高性能壓鑄鋁合金材料，其特征在于：所述雜質(zhì)中鈉元素含量小于10ppm。

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的高性能壓鑄鋁合金材料的制備方法，其特征在于：本制備方法包括以下步驟：

5.根據(jù)權利要求4所述的高性能壓鑄鋁合金材料的制備方法，其特征在于：所述步驟s2中除鈉處理具體步驟為向合金熔體中通入混合氣體進行除鈉，所述混合氣體為氯氣和氬氣，氯氣和氬氣的體積比為0.1%—0.5%：99.5%—99.9%，除氣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為400-550r/min，壓力為0.2-0.4mpa，流量為16—26l/min。

6.根據(jù)權利要求4所述的高性能壓鑄鋁合金材料的制備方法，其特征在于：所述s1具體步驟為將al-si合金錠加入熔煉爐中熔化，待其完全熔化后，再加入cu元素、mg元素和zn元素的純金屬或者中間合金，待其完全熔解后，加入al-mo，al-sr以及alsc中間合金。

7.根據(jù)權利要求4所述的高性能壓鑄鋁合金材料的制備方法，其特征在于：所述s1中干燥預熱溫度為100-450℃，熱熔溫度為730-800℃，攪拌的時間5—15分鐘。

8.根據(jù)權利要求4所述的高性能壓鑄鋁合金材料的制備方法，其特征在于：所述s2中精煉處理具體步驟為：向合金熔體中通入保護氣體，加入無鈉精煉劑，所述無鈉精煉劑包括氯鹽和氟鹽，精煉時間為15—30min，固態(tài)精煉劑的加入量為熔體質(zhì)量的0.2%—0.5%，所述保護氣體為氮氣或氬氣，所述保護氣體通入量為0.15—6l/min。

9.根據(jù)權利要求4所述的高性能壓鑄鋁合金材料的制備方法，其特征在于：高性能壓鑄鋁合金材料在室溫下抗拉強度300-360mpa，屈服強度220-250mpa，斷后伸長率3.0%—5%，循環(huán)鹽霧720小時后，抗拉強度290-320mpa，屈服強度190-220mpa，斷后伸長率2.5%-4%。

10.根據(jù)權利要求1-9任意一項所述的高性能壓鑄鋁合金材料的應用，其特征在于：高性能壓鑄鋁合金材料應用于汽車變速箱，離合器，三電系統(tǒng)殼體件。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高性能壓鑄鋁合金材料，由以下材料組成：Cu?1.0%—2.5%,Si?9.5%—11.5%,Zn?0.5%—1.5%,Mn?0.4%—0.6%,Mg?0.6%—1.5%,Fe≤0.25%,Sr?0.010%?0.045%,Mo?0.1%—0.15%，Sc?0.07%—0.15%，余量為Al和雜質(zhì)，其中雜質(zhì)總含量不大于0.25%。本發(fā)明設計Zn+4.8Mg以及Si/Mg的范圍并同時控制Mo，Sc等元素的設計范圍，消除了“中毒”本源，結(jié)合Cu，Mg，Zn元素帶來的固溶強化和Mo元素在高壓高速快冷過程中納米尺寸的富Mo顆粒析出帶來的彌散強化，成形后鋁合金構件在室溫下拉伸測試抗拉強度300?360MPa，屈服強度為220?250MPa，斷后伸長率為3.0%—5%，通過采用無鈉精煉劑和除鈉處理，以及配合Mn、Mg、Sc和Mo的作用，可以有效地提高鋁合金材料整體的耐腐蝕效果，可以廣泛用在新能源汽車電機殼體，變速箱殼體，離合器殼體，電控殼體等汽車零部件。

技術研發(fā)人員：李南婷,孫琳琳,程漢明,張海泉,張達成,李炎平,劉洋
受保護的技術使用者：鴻勁新材料研究（南通）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21