本發(fā)明涉及鑄件加工領(lǐng)域，具體涉及一種用于汽車板材的鋁合金鑄件及其鑄造方法。
背景技術(shù)：
鋁合金是以鋁為基體元素，然后加入一種或多種其他金屬元素組成的合金，鋁合金的密度低，強度比較高，而且具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性等，使得鋁合金材料在各行業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。
在輕量化金屬中，鎂合金密度雖比鋁合金小，但鎂錠成本較高，且零件制造過程中還有許多技術(shù)障礙，如缺少高溫壓鑄合金和設(shè)計數(shù)據(jù)，表面處理技術(shù)粗劣，結(jié)合水平低等，所以目前在汽車上的使用量相當(dāng)有限；而航空航天用的鈦合金雖有高的機械強度，但制造工藝困難和制造成本昂貴，導(dǎo)致鈦合金無法大批量的應(yīng)用于汽車生產(chǎn)。由于鋁合金在成本、制造技術(shù)、機械性能、可持續(xù)發(fā)展等方面綜合性能好，因此鋁合金是現(xiàn)在及將來汽車工業(yè)中的首選輕金屬材料。
目前，鋁合金在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在發(fā)動機構(gòu)件和輪轂的鑄造，而與此同時，鋁合金在汽車車身板材上的應(yīng)用開始逐漸受到關(guān)注；其中，al-mg系合金因具有優(yōu)異的擠壓性能、相對高的強度和耐腐蝕性而成為車身、門板等殼體構(gòu)件的主要選擇，然而，在鑄造過程中，鋁合金組分、熔煉和處理工藝對板材性能都有重要影響，如何選擇最優(yōu)成分和最優(yōu)工藝參數(shù)成為人們研究的重點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
(一)解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于汽車板材的鋁合金鑄件及其鑄造方法，使得所制成的鋁合金鑄件能夠應(yīng)用在汽車車身上，在具有極高強度的同時還具有不錯的韌性。
(二)技術(shù)方案
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
一種用于汽車板材的鋁合金鑄件，所述鋁合金鑄件含有以下重量百分含量的組分：mg2.2-4.5％、si1.5-2.2％、cu1.2-2.6％、zn0.3-0.8％、sc0.04-0.12％、zr0.05-0.15％、ni0.1-0.5％、b0.05-0.15％、ti0.05-0.15％，其余為al和其他不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，所述鋁合金鑄件含有以下重量百分含量的組分：mg3.2％、si1.8％、cu1.8％、zn0.4％、sc0.1％、zr0.08％、ni0.3％、b0.12％、ti0.1％，其余為al和其他不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，所述其他不可避免雜質(zhì)的百分含量≤0.12％。
上述鋁合金鑄件的鑄造方法包括以下步驟：
(1)將回爐料、鋁鎳合金和鋁錠放入熔煉爐中，加熱至730-750℃，再加入鋁鋅合金、鋁鋯合金、鋁鈧合金和銅塊，升溫至770-800℃，待完全溶化后即可得到合金液；
(2)將合金液進行均勻化攪拌，攪拌時間為5min，攪拌結(jié)束后，在爐底加入變質(zhì)劑，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)除氣、攪拌后，控制鋁液溫度在700℃，將精煉劑分批噴入到合金液中，在氬氣保護下，升溫至750℃，開始精煉，精煉時間為10-15min，精煉結(jié)束后，撥開浮渣加入鎂條，攪拌使之均勻，再加入0.2-0.5％的清渣劑，進行淺度攪拌，最后取樣進行化學(xué)分析；
(3)化學(xué)分析合格后，通過合金液中的碳棒將干燥的氮氣吹入到合金液中，吹氣時間為10-15min，吹氣結(jié)束后，通過陶瓷過濾網(wǎng)過濾清渣；
(4)將潔凈的金屬模具加熱至200℃，在其內(nèi)部均勻噴涂防火涂料，將合金液倒入模具中，控制合金液流速為3.5-6.5m/s，鑄造壓力為55-75mpa，開始差壓鑄造，鑄造結(jié)束后淬火，即可得到所述鋁合金鑄件。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中變質(zhì)劑為鋁鈦硼合金。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中精煉劑為六氯乙烷。
(三)有益效果
本發(fā)明提供了一種用于汽車板材的鋁合金鑄件及其鑄造方法，在鑄造過程中，ti以鋁鈦硼合金形式加入，鈦與鋁能形成tial2相，成為結(jié)晶時的非自發(fā)核心，起細化鑄造組織和焊縫組織的作用，使得本發(fā)明生產(chǎn)的鋁合金鑄件抗沖擊性較強、抗扭性能出色，能夠提高整車的安全性能，發(fā)生碰撞時能減少乘客受傷的風(fēng)險；sc和zr的協(xié)同作用讓本發(fā)明在具備極高的機械強度的同時還有不錯的韌性，后期車身發(fā)生變形后，可以通過鈑金修復(fù)；密度小，應(yīng)用在汽車車身和輪轂上能夠大大減少整車重量，減少燃油消耗，具有環(huán)保意義。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1：
一種用于汽車板材的鋁合金鑄件，該鋁合金鑄件含有以下重量百分含量的組分：mg3.2％、si1.8％、cu1.8％、zn0.4％、sc0.1％、zr0.08％、ni0.3％、b0.12％、ti0.1％，其余為al和其他不可避免的雜質(zhì)，其中，其他不可避免雜質(zhì)的百分含量應(yīng)≤0.12％。
上述鋁合金鑄件的鑄造方法包括以下步驟：
(1)將回爐料、鋁鎳合金和鋁錠放入熔煉爐中，加熱至730-750℃，再加入鋁鋅合金、鋁鋯合金、鋁鈧合金和銅塊，升溫至770-800℃，待完全溶化后即可得到合金液；
(2)將合金液進行均勻化攪拌，攪拌時間為5min，攪拌結(jié)束后，在爐底加入變質(zhì)劑鋁鈦硼合金，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)除氣、攪拌后，控制鋁液溫度在700℃，將精煉劑六氯乙烷分批噴入到合金液中，在氬氣保護下，升溫至750℃，開始精煉，精煉時間為10-15min，精煉結(jié)束后，撥開浮渣加入鎂條，攪拌使之均勻，再加入0.3％的清渣劑，進行淺度攪拌，最后取樣進行化學(xué)分析；
(3)化學(xué)分析合格后，通過合金液中的碳棒將干燥的氮氣吹入到合金液中，吹氣時間為10-15min，吹氣結(jié)束后，通過陶瓷過濾網(wǎng)過濾清渣；
(4)將潔凈的金屬模具加熱至200℃，在其內(nèi)部均勻噴涂防火涂料，將合金液倒入模具中，控制合金液流速為4m/s，鑄造壓力為65mpa，開始差壓鑄造，鑄造結(jié)束后淬火，即可得到所述鋁合金鑄件。
實施例2：
一種用于汽車板材的鋁合金鑄件，該鋁合金鑄件含有以下重量百分含量的組分：mg2.5％、si1.8％、cu1.5％、zn0.8％、sc0.04％、zr0.1％、ni0.5％、b0.07％、ti0.08％，其余為al和其他不可避免的雜質(zhì)，其中，其他不可避免雜質(zhì)的百分含量應(yīng)≤0.12％。
上述鋁合金鑄件的鑄造方法包括以下步驟：
(1)將回爐料、鋁鎳合金和鋁錠放入熔煉爐中，加熱至730-750℃，再加入鋁鋅合金、鋁鋯合金、鋁鈧合金和銅塊，升溫至770-800℃，待完全溶化后即可得到合金液；
(2)將合金液進行均勻化攪拌，攪拌時間為5min，攪拌結(jié)束后，在爐底加入變質(zhì)劑鋁鈦硼合金，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)除氣、攪拌后，控制鋁液溫度在700℃，將精煉劑六氯乙烷分批噴入到合金液中，在氬氣保護下，升溫至750℃，開始精煉，精煉時間為10-15min，精煉結(jié)束后，撥開浮渣加入鎂條，攪拌使之均勻，再加入0.5％的清渣劑，進行淺度攪拌，最后取樣進行化學(xué)分析；
(3)化學(xué)分析合格后，通過合金液中的碳棒將干燥的氮氣吹入到合金液中，吹氣時間為10-15min，吹氣結(jié)束后，通過陶瓷過濾網(wǎng)過濾清渣；
(4)將潔凈的金屬模具加熱至200℃，在其內(nèi)部均勻噴涂防火涂料，將合金液倒入模具中，控制合金液流速為3.5m/s，鑄造壓力為70mpa，開始差壓鑄造，鑄造結(jié)束后淬火，即可得到所述鋁合金鑄件。
實施例3：
一種用于汽車板材的鋁合金鑄件，該鋁合金鑄件含有以下重量百分含量的組分：mg4.5％、si1.8％、cu2％、zn0.3％、sc0.08％、zr0.05％、ni0.1％、b0.15％、ti0.15％，其余為al和其他不可避免的雜質(zhì)，其中，其他不可避免雜質(zhì)的百分含量應(yīng)≤0.12％。
上述鋁合金鑄件的鑄造方法包括以下步驟：
(1)將回爐料、鋁鎳合金和鋁錠放入熔煉爐中，加熱至730-750℃，再加入鋁鋅合金、鋁鋯合金、鋁鈧合金和銅塊，升溫至770-800℃，待完全溶化后即可得到合金液；
(2)將合金液進行均勻化攪拌，攪拌時間為5min，攪拌結(jié)束后，在爐底加入變質(zhì)劑鋁鈦硼合金，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)除氣、攪拌后，控制鋁液溫度在700℃，將精煉劑六氯乙烷分批噴入到合金液中，在氬氣保護下，升溫至750℃，開始精煉，精煉時間為10-15min，精煉結(jié)束后，撥開浮渣加入鎂條，攪拌使之均勻，再加入0.2％的清渣劑，進行淺度攪拌，最后取樣進行化學(xué)分析；
(3)化學(xué)分析合格后，通過合金液中的碳棒將干燥的氮氣吹入到合金液中，吹氣時間為10-15min，吹氣結(jié)束后，通過陶瓷過濾網(wǎng)過濾清渣；
(4)將潔凈的金屬模具加熱至200℃，在其內(nèi)部均勻噴涂防火涂料，將合金液倒入模具中，控制合金液流速為6m/s，鑄造壓力為55mpa，開始差壓鑄造，鑄造結(jié)束后淬火，即可得到所述鋁合金鑄件。
實施例4：
一種用于汽車板材的鋁合金鑄件，該鋁合金鑄件含有以下重量百分含量的組分：mg4％、si1.8％、cu1.2％、zn0.5％、sc0.12％、zr0.15％、ni0.2％、b0.05％、ti0.05％，其余為al和其他不可避免的雜質(zhì)。
鑄造方法與實施例1基本相同，不同之處在于，步驟(2)中加入清渣劑0.5％，步驟(4)中合金液流速為5.5m/s，鑄造壓力為75mpa。
實施例5：
一種用于汽車板材的鋁合金鑄件，該鋁合金鑄件含有以下重量百分含量的組分：mg2.2％、si1.8％、cu2.6％、zn0.8％、sc0.1％、zr0.13％、ni0.5％、b0.12％、ti0.1％，其余為al和其他不可避免的雜質(zhì)。
鑄造方法與實施例1基本相同，不同之處在于，步驟(2)中加入清渣劑0.4％，步驟(4)中合金液流速為6.5m/s，鑄造壓力為75mpa。
性能測試：
實施例1-5制成的鋁合金鑄件性能檢測對比結(jié)果，如表1所示：
表1性能測試
綜上，本發(fā)明實施例具有如下有益效果：密度較小，拉伸強度、0.2％屈服強度和平面應(yīng)變斷裂韌性高，有較大的拉伸率，各項機械性能可以滿足汽車車身材質(zhì)的要求。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。