铝合金高真空压铸技术的开发及应用

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1、新型高强度高韧性耐腐蚀Al-Mg-Si-Mn合金的开发及应用研究报告1立项依据1.1项FI的FI的及意义轻量化是未来汽车工业的重要发展方向之一，铝合金及其成形技术是当前汽车轻量化特别是在汽车结构部件的轻量化开发中首先选择的方向。尽管铝合金在汽车轮毂、变速传动机构等部件中用的越来越多，但在底盘关键结构部件中则应用的很少。本项目基于广汽自主品牌汽车“传祺”的开发与生产需求，旨在开发出一种底盘后副车架用高强度、高韧性、耐腐蚀的适于真空压铸成形的新型铝合金材料。压力铸造简称压铸，是-•种高速高效的先进成形工艺，是复杂薄壁铝、

2、镁合金铸件的主要成形方法之一，在汽车/摩托车用铝、镁合金零部件的生产中占有相当大的比例。但是压铸生产的铝、镁合金铸件内部气孔多，无法进行固溶热处理或焊接成形，也不能进行过多的机加工。因此压铸件在轿车/摩托车的重要保安零件如底盘悬架上的副车架、轿车A/B柱等结构受力件上的应用受到严重限制。如何充分发挥压铸的技术优势，特别是利用压铸方法来生产高强度、高韧性的铝、镁合金压铸件以满足轿车轻量化的发展需求是人们长期以来研发的前沿技术之一。国外发达国家如德国、日本等基于汽车轻量化的发展需求，对底盘/车身类高强韧压铸铝合金进行了开

3、发和研究，取得了很好的效果。然而迄今为止国内对汽车底盘/车身关键结构部件的高强韧压铸铝合金的研发和应用尚未见有公开报道。因此，研发具有白主知识产权的汽车底盘关键部件用高强韧压铸铝合金材料对提升我国汽车零部件的制造技术水平，促进国内汽车轻量化技术的发展及零部件企业的技术进步，实现节能减排，有着非常重要的理论和实际意义。1.2国内外技术发展现状与趋势基于材料强度、制造工艺性等原因，铝合金是当前汽车轻量化的主要选择材料，其中适于压铸成形的铝合金材料获得了广泛应用。压铸铝合金应用最多的是Al-Si-Cu系合金，如国内YL11

4、2、YL113,日木ADC12,美国A380等，因为上述合金具有优异的铸造性能和良好的力学性能。其次是具有良好抗冲击性能和疲劳强度的A1-Si-Mg系如YL104、ADC3、A360等。由于压铸成形时铝液在高速高压下以喷射状态流入型腔，为了防止铝液粘模腐蚀损坏模具，压铸铝合金中的Fc含量一般都较高（1%以上）。因Fc与合金中的Al和Si会生成针状的FeAl3.Al-Fe-Si的中间化合物，此类中间化合物的存在严重削弱了压铸件的力学性能，尤其是断裂韧性。对于Al-Si-Cu系合金而言，加入Cu虽然可以提高压铸件的强度，

5、但却降低了铸件的韧性，而且Cu的加入会降低铸件的耐腐蚀性能。因此，以现有的Al-Si-Cu系和Al-Si-lg系为主的压铸铝合金而言，根本无法满足高强度、高韧性、抗冲击、耐腐蚀等汽车结构件的要求，不能应用于汽车底盘上的结构受力零件。为了达到汽车底盘关键结构受力零件对铝合金强度和韧性的要求，国内外对高强韧压铸铝合金进行了研究与开发。由于Mg在Al-Si合金中与Si形成Mg2Si,固溶热处理时溶入u基体，时效时析出，起强化合金作用；同时Mg的加入可提高合金的耐腐蚀性,因此高强韧压铸铝合金的开发主要以Al-Si-Mg系为

6、主。德国Rhein-felden公司研发了A1~Si-Mg系的Silafont-36"高强韧压铸铝合金。为确保铸件韧性，该合金中含Fe量控制在0.15%以下；为防止因含Fe量降低而引起的粘模，适当增加Mn量至0.5~0・8%；另外添加100~200ppm的Sr对共晶硅进行变质处理。近藤和利则以Silafont-36”合金为基础，调整艙量，研究了压铸件的焊接性能及T5热处理条件的铸件屈服强度和伸长率；此外他还开发出了Al-Si系的高强度和高韧性压铸铝合金，着重研究了压铸件铸态、T6及T0热处理下的抗拉强度、屈服强度及伸

7、长率的变化。德国Alcan公司研发了名为Aural-2"和Aural-3&的高强韧压铸铝合金，在底盘部件上获得了成功应用。坂元哲夫等以AC4CH（H本JIS牌号，相当于中国标准ZL101A）为基础，研究了Si、Mg量及T6热处理条件对铸件性能的影响。结果表明当Si控制在9.5~12%范围时铸件的屈服强度、断裂伸长率高；Mg含量在0.3〜0.5%时铸件屈服强度优异。而当Si和Mg同时作用时，应控制Si在9.5~10.5%范围内。此外，还针对开发的新型合金优化了其热处理条件，重点探讨了时效温度和时效时间对铸件力学性能的影

8、响。日本

9、丿公司也开发了亚共晶的Al-Si-Mg系热处理型高韧性压铸铝合金，其断裂伸长率在T5热处理时为5~15%、T4热处理则高达10~25%。矢幡茂雄等比较了AC4C（相当于ZL101）、AC4CH（相当于ZL101A）、AC4C+Mg（即在AC4C的基础上增加Mg的含量）、AC4C+Mn（即在AC4C的基础上增加Mn的含量）四种合金材料的