铝合金材料、制备方法及铝合金制品与流程

1.本技术涉及合金领域，特别是涉及一种铝合金材料、制备方法及铝合金制品。


背景技术：

2.al-si系铝合金的流动性、铸造收缩性和力学性能较好，在机械制造行业中受到广泛应用。但传统al-si系铝合金的耐腐蚀性能较差，由其生产的零件制品需进行表面防护才能解决耐腐蚀问题，而对零件表面进行防护的工艺复杂，且会增加生产成本，以及面临碳排放的问题。


技术实现要素：

3.基于此，本技术提供了一种抗拉强度较高，且耐腐蚀性能较好的铝合金材料、制备方法及铝合金制品。
4.本技术解决上述技术问题的技术方案如下。
5.一种铝合金材料，按质量百分数计，包括以下组分：
6.硅7.0％～10.0％、铁0.3％～0.7％、锰0.2％～0.5％、镁0.3％～0.7％、铜≤0.05％、锌≤0.2％、锶0.01％～0.04％、钛0.02％～0.3％、稀土元素0.05％～0.4％及铝87.11％～92.1％；其中，所述铜和所述锌的总质量与所述镁的质量之比≤0.5。
7.在其中一些实施例中，铝合金材料中，按质量百分数计，包括以下组分：
8.硅7.6％～9.5％、铁0.32％～0.6％、锰0.24％～0.4％、镁0.32％～0.68％、铜≤0.04％、锌≤0.18％、锶0.01％～0.03％、钛0.05％～0.16％、稀土元素0.05％～0.2％及铝88.21％～91.39％。
9.在其中一些实施例中，铝合金材料中，所述稀土元素选自镧、铈、钇和镱中的至少一种。
10.在其中一些实施例中，铝合金材料中，所述稀土元素选自钇和镱中的至少一种与铈的混合物。
11.在其中一些实施例中，铝合金材料中，所述铁和所述锰的质量百分数之和≥0.55％。
12.在其中一些实施例中，铝合金材料中，所述铁与所述锰的质量比为(1～2):1。
13.本技术还提供了一种铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
14.按照上述铝合金材料的组分提供原料，经熔炼得到熔体；
15.将所述熔体进行铸造，得到所述铝合金材料。
16.在其中一些实施例中，铝合金材料的制备方法中，铸造包括以下步骤：
17.将模具预热至250℃～280℃后，将所述熔体填充至所述模具中进行铸造，并控制所述铸造过程中的所述模具的温度≤250℃。
18.在其中一些实施例中，铝合金材料的制备方法中，在进行所述铸造步骤之前，还包括对所述熔体进行精炼的步骤，所述精炼的温度为680℃～730℃，时间10min～30min。
19.本技术还提供了一种铝合金制品，包含上述铝合金材料或上述制备方法制得的铝合金材料。
20.与现有技术相比较，本技术的铝合金材料具有如下有益效果：
21.在控制硅含量的基础上，辅以镁，并严格控制铜、锌与镁之间的配比，镁和硅生成mg2si起到第二相强化、弥散强化作用，保证铝合金材料抗拉强度的同时，还可有效减少铜和锌对铝合金材料的耐腐蚀性能的不利影响，进而有效提升铝合金材料的耐腐蚀性能；同时，特定比例的稀土元素、锶和钛相互作用，稀土元素可充分发挥净化、去除晶界间杂质缺陷、改善合金组织的作用，尤其可有效改善共晶硅形貌，锶元素充分发挥对共晶硅的细化变质作用，以及钛元素充分发挥细化晶粒的作用，三者复合可进一步提升铝合金材料的耐腐蚀性能，且有效提升铝合金材料的抗拉强度和塑性；通过引入锰元素，利用mn-fe复合反应，有效减少铁元素对铝合金材料的塑性造成不利影响的同时，通过控制锰元素和铁元素的配比，可有效提升铝合金材料的脱模性能。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为实施例1、实施例3、实施例4、对比例1、对比例6和对比例7提供的铝合金材料的拉伸应力-应变曲线图；
24.图2为实施例4与对比例3的铝合金试棒在铸态下室温折弯的形貌对比图；
25.图3为实施例2的铝合金试棒在504h中性盐雾试验后的表层腐蚀形貌显微图；
26.图4为实施例4的铝合金试棒在504h中性盐雾试验后的表层腐蚀形貌显微图；
27.图5为对比例1的铝合金试棒在504h中性盐雾试验后的表层腐蚀形貌显微图；
28.图6为对比例2的铝合金试棒在504h中性盐雾试验后的表层腐蚀形貌显微图；
29.图7为对比例5的铝合金试棒在504h中性盐雾试验后的表层腐蚀形貌显微图；
30.图8为实施例4、实施例2和对比例1的铝合金试棒在504h中性盐雾试验后的腐蚀形貌宏观对比图；
31.图9为实施例4的铝合金材料经深腐蚀后的共晶硅微观形貌图；
32.图10为对比例1的铝合金材料经深腐蚀后的共晶硅微观形貌图；
33.图11为实施例4和对比例3的铝液密度当量试块刨切后形貌情况图。
具体实施方式
34.现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。
35.因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本发明的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普
通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本发明更广阔的方面。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
37.术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
39.除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如，因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
40.本技术一实施方式提供了一种铝合金材料，按质量百分数计，包括以下组分：
41.硅7.0％～10.0％、铁0.3％～0.7％、锰0.2％～0.5％、镁0.3％～0.7％、铜≤0.05％、锌≤0.2％、锶0.01％～0.04％、钛0.02％～0.3％、稀土元素0.05％～0.4％及铝87.11％～92.1％；其中，铜和锌的总质量与镁的质量之比≤0.5。
42.研究发现，硅元素有利于提升合金流动性、硬度和强度，但共晶硅电位高于α-al基体，与基体形成电位差易引发腐蚀；铁元素对避免粘模有益，但铁元素易在铝合金中生成针状铁相，降低铝合金材料的塑性和耐蚀性；铜和锌元素对铝硅合金的强度有益，但会影响铝合金材料的耐腐蚀性能。
43.上述铝合金材料，在控制硅含量的基础上，辅以镁，并严格控制铜、锌与镁之间的配比，镁和硅生成mg2si起到第二相强化、弥散强化作用，保证铝合金材料抗拉强度的同时，还可有效减少铜和锌对铝合金材料的耐腐蚀性能的不利影响，进而有效提升铝合金材料的耐腐蚀性能；同时，特定比例的稀土元素、锶和钛相互作用，稀土元素可充分发挥净化、去除晶界间杂质缺陷、改善合金组织的作用，尤其可有效改善共晶硅形貌，锶元素充分发挥对共晶硅的细化变质作用，以及钛元素充分发挥细化晶粒的作用，三者复合可进一步提升铝合金材料的耐腐蚀性能，且有效提升铝合金材料的抗拉强度和塑性；通过引入锰元素，利用mn-fe复合反应，有效减少铁元素对铝合金材料的塑性造成不利影响的同时，通过控制锰元
素和铁元素的配比，可有效提升铝合金材料的脱模性能。
44.可以理解，硅的质量百分含量包括但不限于7.0％、7.2％、7.5％、7.6％、8％、8.5％、9％、9.5％、10.0％；铁的质量百分含量包括但不限于0.3％、0.35％、0.4％、0.5％、0.55％、0.6％、0.7％；锰的质量百分含量包括但不限于0.2％％、0.3％、0.35％、0.4％、0.5％；镁的质量百分含量包括但不限于0.3％、0.35％、0.4％、0.5％、0.55％、0.6％、0.7％；铜的质量百分含量包括但不限于0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％；锌的质量百分含量包括但不限于0.01％、0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％；锶的质量百分含量包括但不限于0.01％、0.02％、0.03％、0.04％；钛的质量百分含量包括但不限于0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.28％、0.3％；稀土元素的质量百分含量包括但不限于0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.28％、0.3％、0.35％、0.4％；铝的质量百分含量包括但不限于87.11％、88％、89％、90％、91％、92.1％。
45.在其中一些示例中，铝合金材料中，按质量百分数计，包括以下组分：
46.硅7.6％～9.5％、铁0.32％～0.6％、锰0.24％～0.4％、镁0.32％～0.68％、铜≤0.04％、锌≤0.18％、锶0.01％～0.03％、钛0.05％～0.16％、稀土元素0.05％～0.2％及铝88.21％～91.39％。
47.在其中一些示例中，铝合金材料中，按质量百分数计，包括以下组分：
48.硅8.0％～9.5％、铁0.4％～0.6％、锰0.25％～0.4％、镁0.35％～0.55％、铜≤0.02％、锌≤0.05％、锶0.01％～0.03％、钛0.05％～0.15％、稀土元素0.05％～0.2％及铝88.5％～90.87％。
49.在其中一些示例中，铝合金材料中，按质量百分数计，包括以下组分：
50.硅8.8％、铁0.53％、锰0.37％、镁0.44％、铜0.01％、锌0.01％、锶0.022％、钛0.08％、稀土元素0.16％及铝89.578％。
51.可以理解，铜和锌的总质量与镁的质量之比≤0.5，指的是需严格控制铜和锌的总质量，铜和锌的总质量不能超过镁质量的一半，还可理解，铜和锌元素也可以为0。
52.在其中一些示例中，铝合金材料中，铁与锰的质量比为(1～2):1。
53.可以理解，铁与锰的质量比包括但不限于1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、2:1。
54.在其中一些示例中，铝合金材料中，铁与锰的质量比为(1.2～1.8):1。
55.进一步地，铁与锰的质量比为(1.2～1.5):1。
56.在其中一些示例中，铝合金材料中，稀土元素选自镧、铈、钇和镱中的至少一种。
57.进一步地，稀土元素至少包含钇和镱中的一种以及铈。
58.可以理解，上述稀土元素至少包含以下方案：
59.(1)稀土元素为铈、钇；(2)稀土元素为铈、镱；(3)稀土元素为铈、钇和镱；(4)稀土元素为铈、钇和镧；(5)稀土元素为铈、镱和镧；(6)稀土元素为铈、钇、镱和镧。
60.在其中一些示例中，铝合金材料中，铁和锰的质量百分数之和≥0.55％。
61.进一步地，铁和锰的质量百分数之和≥0.7％。
62.通过控制铁和锰的质量百分数之和，可进一步改善铝合金材料的脱模性能。
63.在其中一些示例中，铝合金材料中，按质量百分数计，镍≤0.1％、铅≤0.1％、锡≤
0.1％。
64.在其中一些示例中，铝合金材料中，按质量百分数计，其它单个杂质含量≤0.05％，其它杂质总含量≤0.15％。
65.本技术一实施方式提供了一种铝合金材料的制备方法，包括步骤s10～s20：
66.步骤s10：按照上述铝合金材料的组分提供原料，经熔炼得到熔体。
67.在其中一些示例中，步骤s10中，熔炼的温度为680℃～740℃。
68.可以理解，熔炼的温度包括但不限于680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃。
69.步骤s20：将熔体进行铸造，得到铝合金材料。
70.可以理解，步骤s20中，铸造的方式包括但不限于浇注、压铸、挤压、半固态等方式。
71.在其中一些示例中，步骤s20中，铸造包括步骤s21：
72.步骤s21：铸造包括以下步骤：
73.将模具预热至250℃～280℃后，将熔体填充至模具中进行铸造，并控制铸造过程中模具的温度≤250℃。
74.在铸造步骤中，通过将模具在较高温度进行预热处理，减小熔体与模具的温度差，并进一步控制铸造过程中模具始终较低温度，加速模具中的熔体的散热，促进熔体的快速凝固，两者配合，可有效减少铝合金材料的成分偏析，使铝合金材料的表层与心部的化学成分及比例基本一致，进而有效提升铝合金材料的耐腐蚀性能；且可降低因高温熔体填充导致模具温度大幅上升对模具寿命的影响，从而还可提升模具的寿命。
75.作为示例，上述模具的内部具有冷却循环系统，可通过该冷却循环系统使模具在整个铸造过程中的温度保持≤250℃，避免熔体加入至模具初期模具迅速升温，不利于熔体的散热，从而导致铝合金材料的成分偏析严重。
76.进一步地，熔体的冷却速率为50℃/s～100℃/s。
77.可以理解，熔体的冷却速率指的是熔体充型模具后，熔体在与模具接触、对流等热扩散作用下，熔体每秒的温度降幅。可以理解，可采用模温机或者压射铝液预热法将模具进行预热，通过模具的内部冷却循环系统维持铸造过程中模具的温度≤250℃。
78.进一步可以理解，熔体的冷却速率包括但不限于50℃/s、60℃/s、70℃/s、80℃/s、90℃/s、100℃/s。
79.在其中一些示例中，在进行步骤s20之前，还包括将步骤s10得到的熔体进行精炼的步骤s30。
80.进一步地，步骤s30中，精炼的温度为680℃～730℃，时间为10min～30min。
81.可以理解，精炼的温度包括但不限于680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃，时间包括但不限于10min、15min、20min、25min、30min。
82.在其中一些示例中，步骤s30中，采用氩气和氮气中的至少一种对熔体进行精炼除气。
83.在其中一些示例中，在进行步骤s20之前，还包括将精炼后的熔体进行质量检测的步骤。
84.进一步地，质量检测包括化学成分检测和密度当量检测。
85.可以理解，检测到化学成分符合上述铝合金材料的组分即可。
86.进一步地，检测熔体的密度当量≤2％。
87.密度当量(density index)作为综合反映铝液纯度(含气量、含渣量)的指标。
88.本技术一实施方式提供了上述铝合金材料在制备铝合金制品中的应用。本技术另一实施方式提供了一种铝合金制品，其材质包含上述的铝合金材料。
89.上述铝合金材料用于制备铝合金制品，可赋予铝合金制品较高塑性、抗拉强度和耐腐蚀性能。
90.在其中一些实施例中，铝合金制品包括但不限于汽车铸铝件、电线电缆、交轨型材、电极。
91.在其中一些实施例中，铝合金制品的材质可为上述的铝合金材料，即采用上述的铝合金材料直接制备铝合金制品。在另一些实施例中，铝合金制品的材质除了包含上述的铝合金材料，还可包括其他材料。
92.以下按照本技术的铝合金材料、制备方法及铝合金制品举例，可理解，本技术的铝合金材料、制备方法及铝合金制品并不局限于下述实施例。
93.实施例1
94.按重量百分数计，铝合金材料包括如下组分：硅7.6％、镁0.43％、铁0.50％、锰0.37％、锶0.016％、钛0.14％、稀土元素0.15％、铜0.01％、锌0.18％、镍≤0.1％、铅≤0.05％、锡≤0.05％、不可避免杂质总含量≤0.15％，其余为铝；其中，稀土元素为质量比为1:1:1的铈、钇和镱；铜和锌的总质量与镁的质量之比约为0.44:1；铁与锰的质量比约为1.35:1。
95.铝合金材料的制备：
96.(1)按照上述组分提供原材料，将各原料投入熔炼炉中，于720℃进行熔炼，得到熔体；
97.(2)采用氩气对步骤(1)得到的熔体进行精炼除气，精炼除气的温度为710℃，时间15min，得到铝液；
98.(3)对步骤(2)得到的铝液进行化学成分和密度当量检测，其中化学成分需符合上述铝合金材料组分要求，铝液的密度当量需≤2％；
99.(4)采用模温机将模具温度预热至260℃，采用浇注的方式将铝液填充进模具，待铝液开始填充模具时，开启模具内部冷却循环系统，维持铸造过程中模具的温度≤250℃，采用高圧铸造机得到铝合金材料；其中，熔体的冷却速率为90℃/s。
100.实施例2～实施例4与实施例1基本相同，仅各成分的比例不同，具体成分及比例如表1所示。
101.实施例5
102.与实施例1基本相同，不同点在于，铜和锌的总质量与镁的质量之比为0.1:1，具体成分及比例如表1所示。
103.实施例6
104.与实施例1基本相同，不同点在于，铁与锰的质量比为2:1，具体成分及比例如表1所示。
105.实施例7
106.与实施例1基本相同，不同点在于，稀土元素为质量比为1:1的镧和铈，具体成分及
比例如表1所示。
107.实施例8
108.与实施例4的成分相同，不同点在于，制备方法中未维持铸造过程中模具的温度≤250℃，具体如下：
109.铝合金材料的制备：
110.(1)按照上述组分提供原材料，将各原料投入熔炼炉中，于720℃进行熔炼，得到熔体；
111.(2)采用氩气对步骤(1)得到的熔体进行精炼除气，精炼除气的温度为710℃，时间15min，得到铝液；
112.(3)对步骤(2)得到的铝液进行化学成分和密度当量检测，其中化学成分需符合上述铝合金材料组分要求，铝液的密度当量需≤2％；
113.(4)采用模温机将模具温度预热至260℃，采用浇注的方式将铝液填充进模具，采用高圧铸造机得到铝合金材料；其中，熔体的冷却速率为50℃/s。
114.实施例9
115.与实施例4基本相同，不同点在于，制备方法的步骤(4)如下：
116.(4)采用模温机将模具温度预热至220℃，采用浇注的方式将铝液填充进模具，待铝液开始填充模具时，开启模具内部冷却循环系统，维持铸造过程中模具的温度≤250℃，采用高圧铸造机得到铝合金材料。
117.表1
[0118][0119]
对比例1
[0120]
按重量百分数计，铝合金材料包括如下组分：硅9.8％、镁0.05％、铁0.87％、锰0.25％、铜2.2％、锌1.4％、镍≤0.1％、铅≤0.05％、锡≤0.05％，其余为铝。
[0121]
铝合金材料的制备：
[0122]
(1)按照上述组分提供原材料，将各原料投入熔炼炉中，于720℃进行熔炼，得到熔体；
[0123]
(2)采用氩气对步骤(1)得到的熔体进行精炼除气，精炼除气的温度为710℃，时间15min，得到铝液；
[0124]
(3)对步骤(2)得到的铝液进行化学成分和密度当量检测，其中化学成分需符合上述铝合金材料组分要求，铝液的密度当量需≤2％；
[0125]
(4)采用模温机将模具温度预热至260℃，采用浇注的方式将铝液填充进模具，采用高圧铸造机得到铝合金材料。
[0126]
对比例2～7与对比例1基本相同，仅组分及比例有所区别，具体组分如表2所示，其中添加的稀土元素为质量比为1:1:1的铈、钇和镱。
[0127]
对比例8
[0128]
与实施例1基本相同，不同点在于，对比例8中的铜和锌的总质量与镁的质量之比为1:1；具体成分如表2所示。
[0129]
表2
[0130][0131]
各实施例和对比例的铝合金材料中的铜和锌的总质量与镁的质量之比、铁与锰的
质量比、以及稀土的元素种类如表3所示。
[0132]
表3
[0133]
组别铜+锌：镁铁：锰稀土元素的种类实施例10.44:11.35:1铈、钇和镱实施例20.074:11.33:1铈、钇和镱实施例30.063:11.43:1铈、钇和镱实施例40.045:11.43:1铈、钇和镱实施例50.1:11.35:1铈、钇和镱实施例60.44:12:1铈、钇和镱实施例70.44:11.35:1镧和铈对比例81:11.35:1铈、钇和镱
[0134]
其中，“铜+锌：镁”指的是铜和锌的总质量与镁的质量之比；“铁：锰”指的是铁与锰的质量比。
[0135]
将各实施例和对比例制得的铝合金材料进行力学性能(抗拉强度、延伸率)、耐腐蚀性能(504h中性盐雾后腐蚀深度、腐蚀速率)、铝液密度当量、铸造工艺性能(脱模性、流动性)评价，其中力学性能测试执行gb/t 228.1；耐腐蚀性能测试执行gb/t 10125、gb/t 19292.4和gb/t 13298；铸造工艺性能主要是统计其在铸造过程中的充填距离和对铸造模具的不粘附性，采用发明申请号为202210672691.4的方法对铝合金铸造流动性开展测试，并根据铸造得到的铸件脱模难易及表面损伤状态按优、良、差三个等级进行脱模性评价。
[0136]
铝液密度当量测试方法如下：分别制取两种铝合金试样，一种在常压下凝固并测试其密度ρa，一种在真空下凝固并测试其密度ρb，按下述公式计算：铝液密度当量＝(ρa-ρb)/ρa
×
100％。
[0137]
测试结果见表4，实施例1、实施例3、实施例4、对比例1、对比例6和对比例7提供的铝合金材料的拉伸应力-应变曲线图如图1所示，实施例4与对比例3制得的铝合金试棒在铸态下室温折弯的形貌图分别如图2中a和b所示，实施例2、实施例4、对比例1、对比例2和对比例5在504h中性盐雾试验后的铝合金试棒表层腐蚀形貌显微图分别如图3～图7所示，实施例4、实施例2和对比例1的铝合金试棒在504h中性盐雾试验后的外观腐蚀形貌分别如图8中的a、b、c所示，实施例4和对比例1提供的铝合金材料经深腐蚀后的共晶硅微观形貌图分别如图9、图10所示，实施例4和对比例3制得的铝液密度当量试块刨切后形貌情况分别如图11中的a、b所示。
[0138]
表4
[0139][0140]
从表4可知，相比对比例，实施例制得的铝合金材料的耐腐蚀性能、抗拉强度和塑性较好，以及铸造工艺性能评价较高。
[0141]
从图9和图10对比可知，实施例4提供的铝合金材料经深腐蚀后，共晶硅依旧呈“羽毛”状分枝结构，对比例1提供的铝合金材料经深腐蚀后，共晶硅为相互连接的直片状结构。在al-si合金中，一方面由于共晶硅脆性大，割裂α-al基体，对铝合金塑性造成了不利影响；另一方面因为共晶硅与α-al基体之间存在电位差，相互连接的直片状共晶硅与α-al基体形成网联结构，容易加速al-si合金的电化学腐蚀。本技术实施例中各组分之间按特定比例相互作用，使稀土和锶元素附着在共晶硅固液界面前沿，阻碍共晶硅以台阶机制生长成块状或片状，改变共晶硅生长方向，同时在共晶硅中产生大量孪晶，实现将直片状共晶硅细化为带有分枝结构的“羽毛状”共晶硅，实现共晶硅形貌调控，减少直片状共晶硅对α铝基体割裂，达到提升材料强韧性效果的同时提升材料耐腐蚀性能。从图11可知，本技术实施例采用特定比例制得的铝液密度当量试块的致密度较高，气孔较少，有效减少腐蚀介质沿气孔向铝合金基体内部扩散，最终有效提升铝合金的强韧性和耐蚀性。
[0142]
实施例1、4和8～9及对比例4和8制备的铝合金材料的不同部位成分偏析情况如表
5所示，其中成分偏析比例按下述公式计算，单位为％：
[0143]
成分偏析比例＝(表层成分的质量百分含量-心部成分的质量百分含量)/心部成分的质量百分含量
×
100％。
[0144]
表5
[0145][0146][0147]
从表5可知，通过将模具在较高温度进行预热处理，并进一步控制铸造过程中模具的温度，可减少铝合金材料的成分偏析，进而提升铝合金材料的耐腐蚀性能。
[0148]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0149]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，便于具体和详细地理解本技术的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些
都属于本技术的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本技术提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本技术所附权利要求的保护范围内。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种铝合金材料，其特征在于，按质量百分数计，包括以下组分：硅7.0％～10.0％、铁0.3％～0.7％、锰0.2％～0.5％、镁0.3％～0.7％、铜≤0.05％、锌≤0.2％、锶0.01％～0.04％、钛0.02％～0.3％、稀土元素0.05％～0.4％及铝87.11％～92.1％；其中，所述铜和所述锌的总质量与所述镁的质量之比≤0.5。2.如权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，按质量百分数计，包括以下组分：硅7.6％～9.5％、铁0.32％～0.6％、锰0.24％～0.4％、镁0.32％～0.68％、铜≤0.04％、锌≤0.18％、锶0.01％～0.03％、钛0.05％～0.16％、稀土元素0.05％～0.2％及铝88.21％～91.39％。3.如权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述稀土元素选自镧、铈、钇和镱中的至少一种。4.如权利要求3所述的铝合金材料，其特征在于，所述稀土元素至少包含钇和镱中的一种以及铈。5.如权利要求1～4任一项所述的铝合金材料，其特征在于，所述铁和所述锰的质量百分数之和≥0.55％。6.如权利要求1～4任一项所述的铝合金材料，其特征在于，所述铁与所述锰的质量比为(1～2):1。7.一种铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照权利要求1～6任一项所述的铝合金材料的组分提供原料，经熔炼得到熔体；将所述熔体进行铸造，得到所述铝合金材料。8.如权利要求7所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铸造包括以下步骤：将模具预热至250℃～280℃后，将所述熔体填充至所述模具中进行铸造，并控制所述铸造过程中的所述模具的温度≤250℃。9.如权利要求7所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，在进行所述铸造步骤之前，还包括对所述熔体进行精炼的步骤，所述精炼的温度为680℃～730℃，时间为10min～30min。10.一种铝合金制品，其特征在于，包含权利要求1～6任一项所述的铝合金材料或权利要求7～9任一项所述的制备方法制得的铝合金材料。

技术总结
本申请涉及一种铝合金材料、制备方法及铝合金制品，按质量百分数计，铝合金材料包括以下组分：硅7.0％～10.0％、铁0.3％～0.7％、锰0.2％～0.5％、镁0.3％～0.7％、铜≤0.05％、锌≤0.2％、锶0.01％～0.04％、钛0.02％～0.3％、稀土元素0.05％～0.4％及铝87.11％～92.1％；其中，铜和锌的总质量与镁的质量之比≤0.5。上述铝合金制品，在控制硅含量的基础上，辅以铜、锌及镁，并严格控制铜、锌与镁之间的配比，以及特定比例的稀土元素、锶和钛等其他组分相互作用，有效提升铝合金材料的耐腐蚀性能，且有效提升铝合金材料的抗拉强度和塑性。提升铝合金材料的抗拉强度和塑性。提升铝合金材料的抗拉强度和塑性。


技术研发人员：张鑫 李伟 谢连庆
受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/17