权利要求
1.一种免热处理高性能压铸
稀土铝合金，其特征在于：包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.0～6.2%、Si：2.0～8.3%、Cu：1.0～2.8%、Mn：0.13～0.8%、Ta：0.03～0.56%、Zr：0.03～0.62%、Ag：0.01～0.26%、Hf：0.01～0.32%、Ti：0.01～0.24%、Be：0.0001～0.0050%、Fe≤0.2%，稀土元素总含量0.1～1.2%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金，其特征在于：所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.2～6.0%、Si：2.2～7.5%、Cu：1.5～2.5%、Mn：0.2～0.7%、Ta：0.10～0.45%、Zr：0.10～0.50%、Ag：0.05～0.20%、Hf：0.05～0.26%、Ti：0.02～0.16%、Be：0.0005～0.0040%、Fe≤0.12%，稀土元素总含量0.1～1.0%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为(4～6):(2～4):(1～2)，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
3.如权利要求1或2中所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括
铝锭、镁锭、工业硅、
铜锭、铝
锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在760～840℃下搅拌熔炼得到熔体A;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在740～800℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为30～60分钟，第一次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在720～780℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在700～760℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在720～760℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为20～40分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金。
4.根据权利要求3所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述熔炼的时间为1～4小时，所述搅拌的速度为20～100r/min。
5.根据权利要求3所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其特征在于：所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
6.根据权利要求3所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为640～740℃。
7.如权利要求1或2中所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其特征在于：使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在720～760℃下搅拌重熔得到合金熔体;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在700～740℃下精炼10～30分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在660～740℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件。
8.根据权利要求7所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其特征在于：步骤S1中，精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
9.根据权利要求7所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其特征在于：步骤S2中，所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.1～0.5m/s，第二级压射速度为0.2～1.5m/s，第三级压射速度为2.5～10m/s，压铸压力50～100MPa，保压10～40秒。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于
铝合金材料与铸造技术领域，具体涉及一种免热处理高性能压铸稀土铝合金与制备方法及其应用。
背景技术
[0002]随着技术与工业的不断进步，以
新能源汽车为代表的一系列电动交通工具越来越普及，相关的产业发展迅速，其所带来的新能源汽车及相关交通工具的轻量化已经成为铝合金材料行业内重点关注与研究的方向。在新能源汽车及相关交通工具中存在许多形状复杂、壁厚变化大、成型工艺流程长的零部件。为了实现降本增效与轻量化的目标，铝合金高压铸造(简称“压铸”)技术，因其能够得到接近最终形状与尺寸的工件，以及较高的生产效率，且所生产的铸件性能较好等因素，在制造业各个领域得到广泛应用。但是，目前广泛使用的压铸铝合金材料性能较低，且部分压铸件仍需进行热处理来实现提升性能的目标，这已经无法满足制造业对压铸件性能的发展需求，因为通常压铸工艺所生产的铝合金铸件外观形状都比较复杂，且壁厚较薄，一旦进行固溶处理，便会造成工件较大程度的变形，严重影响成品率及经济效益，所以亟需一种无需进行热处理便具有较高强度、塑性与韧性，且压铸成型性优秀的铝合金材料，以满足制造业各领域的需求。
发明内容
[0003]针对上述不足，本发明公开了一种免热处理高性能压铸稀土铝合金与制备方法及其应用，通过合理优化合金元素及添加适量稀土元素进行微合金化，无需进行热处理，在压铸状态(F态)下便可获得综合性能优秀的铝合金材料，其可以用于复杂形状外观的压铸件生产，满足新能源汽车产业对免热处理
铝合金压铸件的要求。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的：
一种免热处理高性能压铸稀土铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.0～6.2%、Si：2.0～8.3%、Cu：1.0～2.8%、Mn：0.13～0.8%、Ta：0.03～0.56%、Zr：0.03～0.62%、Ag：0.01～0.26%、Hf：0.01～0.32%、Ti：0.01～0.24%、Be：0.0001～0.0050%、Fe≤0.2%，稀土元素总含量0.1～1.2%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0005]本发明使用的主合金元素为Mg、Si、Cu三种。当Mg与Si以按照所述比例添加时，合金在凝固过程中会发生L→α-Al+Mg2Si的共晶反应，生成以Mg2Si+α-Al为主的共晶组织。在凝固过程中通过该共晶反应，可提高合金熔体的流动性与充型性，且该共晶反应所形成的Mg2Si尺寸细小，分布弥散，取代Al-Si系共晶反应所形成的纤维状、颗粒状、块状共晶Si组织，提高合金的强度、塑性。而且添加Cu元素的主要作用有两方面，一方面是Cu原子在α-Al基体中形成过饱和固溶体，产生固溶强化作用;第二方面是形成Al2Cu析出相，产生析出强化作用，从两个方面提高合金材料强度。
[0006]同时本发明使用的Mn、Ta、Zr、Ag、Hf、Ti为微合金化元素。Mn元素的主要作用是抑制压铸过程中铝液与模具所发生的化学反应，降低合金材料压铸过程的“粘模”风险。Ta、Zr、Ag、Hf、Ti元素一方面相互之间能够形成一系列复杂的中间相，起到细化晶粒的作用;另一方面改善共晶反应所形成的Mg2Si相的组织形貌，使其细化与均匀化。
[0007]而且本发明使用Ce、Y、Yb等三种稀土元素，一方面它们能够与铝合金熔体中的Al元素形成中间相，这些中间相的晶体结构与α-Al相同，且晶格尺寸与α-Al相近，错配度较小，是良好的α-Al晶粒细化剂，可产生良好的晶粒细化效果;另一方面，稀土元素与Al所形成的中间相对Mg2Si相也具有较好的适配性，能够作为Mg2Si相的形核核心，能够有效细化Mg2Si相。此外，在铝合金熔体中以原子态存在的Ce、Y、Yb，由于其较高的活泼性，能够吸附于Mg2Si相表面，抑制Mg2Si相沿某些方向的生长速率，从而改善Mg2Si相的形貌，起到变质作用。
[0008]此外，本发明使用碱土金属元素Be，其可以抑制Mg元素的烧损，降低烧损率，同时降低吸氢的风险。
[0009]进一步的，所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.2～6.0%、Si：2.2～7.5%、Cu：1.5～2.5%、Mn：0.2～0.7%、Ta：0.10～0.45%、Zr：0.10～0.50%、Ag：0.05～0.20%、Hf：0.05～0.26%、Ti：0.02～0.16%、Be：0.0005～0.0040%、Fe≤0.12%，稀土元素总含量0.1～1.0%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为(4～6):(2～4):(1～2)，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。本发明通过进一步限定Ce、Y、Yb三种元素的用量比例，使得三种元素能够形成适合的中间相，以获得晶粒细化和细化Mg2Si相等的效果。
[0010]所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括铝锭、镁锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在760～840℃下搅拌熔炼得到熔体A;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在760～800℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为30～60分钟，第一次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在720～780℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在700～760℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在720～760℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为20～40分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金。
[0011]所得到的免热处理高性能压铸稀土铝合金可以的达到以下性能参数：屈服强度≥280MPa，抗拉强度≥320MPa，断后延伸率≥8.0%。
[0012]进一步的，步骤(2)中，所述熔炼的时间为1～4小时，所述搅拌的速度为20～100r/min。
[0013]进一步的，所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0014]进一步的，步骤(6)中，所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为640～740℃。
[0015]所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其是使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在720～760℃下搅拌重熔得到合金熔体;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在700～740℃下精炼10～30分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在660～740℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件。
[0016]进一步的，步骤S1中，精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0017]进一步的，步骤S2中，所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.1～0.5m/s，第二级压射速度为0.2～1.5m/s，第三级压射速度为2.5～10m/s，压铸压力50～100MPa，保压10～40秒。
[0018]本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
1、目前国内普遍使用的压铸铝合金材料为Al-Si系铝合金，常使用的牌号有ADC12、A380、46500等。这些铝合金通常在压铸状态(F态)下具有一定的强度，但塑性较差，导致其抗冲击性能、抗疲劳性能较差，难以满足新能源汽车产业对免热处理铝合金压铸件综合性能较高的发展要求。本发明针对上述问题，以稀土微合金化为手段，开发一种具有较高强度、塑性、韧性的免热处理高性能压铸稀土铝合金，以满足制造业各领域的发展需求。
[0019]2、本发明将所得到免热处理高性能压铸稀土铝合金具有优秀的成型性，适合复杂形状外观的压铸件生产，经高压铸造成型后，在F态下具有较高的强度、塑性与韧性，其屈服强度不低于280MPa，抗拉强度不低于320MPa，断后延伸率不低于7.0%。
附图说明
[0020]图1是实施例1中得到的免热处理高性能压铸稀土铝合金铸锭的200倍金相图。
[0021]图2是实施例1中得到的压铸件的500倍金相图。
[0022]图3是实施例1中得到的压铸件的1000倍金相图。
[0023]图4是实施例1中得到的压铸件经拉伸测试得到的应力应变曲线。
具体实施方式
[0024]以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0025]实施例1：一种免热处理高性能压铸稀土铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Mg：6.0%、Si：2.8%、Cu：1.8%、Mn：0.6%、Ta：0.24%、Zr：0.16%、Ag：0.09%、Hf：0.13%、Ti：0.04%、Be：0.0020%、Fe：0.11%，稀土元素总含量0.6%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为5:3:2，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0026]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括铝锭、镁锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在800℃下搅拌熔炼得到熔体A;所述熔炼的时间为3.5小时，所述搅拌的速度为60r/min;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在765℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为50分钟，第一次精炼处理结束后静置30分钟，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在760℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在730℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在740℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为20分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金;所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为710℃;
所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0027]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其是使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在750℃下搅拌重熔得到合金熔体;精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在720℃下精炼20分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在700～720℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件;所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.2m/s，第二级压射速度为1.0m/s，第三级压射速度为5.0m/s，压铸压力86MPa，保压20秒。
[0028]实施例2：一种免热处理高性能压铸稀土铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.8%、Si：6.7%、Cu：2.2%、Mn：0.34%、Ta：0.19%、Zr：0.36%、Ag：0.11%、Hf：0.23%、Ti：0.08%、Be：0.0030%、Fe：0.10%，稀土元素总含量0.8%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为5.4:3.2:1.4，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0029]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括铝锭、镁锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在780℃下搅拌熔炼得到熔体A;所述熔炼的时间为4小时，所述搅拌的速度为45r/min;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在770℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为40分钟，第一次精炼处理结束后静置30分钟，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在740℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在720℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在745℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为20分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金;所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为700℃;
所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0030]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其是使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在755℃下搅拌重熔得到合金熔体;精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在710℃下精炼15分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在680～690℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件;所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.25m/s，第二级压射速度为1.3m/s，第三级压射速度为6.010m/s，压铸压力90MPa，保压30秒。
[0031]实施例3：一种免热处理高性能压铸稀土铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.4%、Si：7.4%、Cu：1.9%、Mn：0.66%、Ta：0.28%、Zr：0.45%、Ag：0.19%、Hf：0.21%、Ti：0.08%、Be：0.0025%、Fe：0.12%，稀土元素总含量0.75%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为5.1:3:1.9，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0032]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括铝锭、镁锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在800℃下搅拌熔炼得到熔体A;所述熔炼的时间为4小时，所述搅拌的速度为60r/min;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在765℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为60分钟，第一次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在745℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在720℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在755℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为20分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金;所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为710℃;
所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0033]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其是使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在745℃下搅拌重熔得到合金熔体;精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在710℃下精炼10～30分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在660～670℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件;所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.15m/s，第二级压射速度为0.8m/s，第三级压射速度为4.0m/s，压铸压力65MPa，保压30秒。
[0034]实施例4：一种免热处理高性能压铸稀土铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.0%、Si：2.0%、Cu：1.0%、Mn：0.13%、Ta：0.03%、Zr：0.03%、Ag：0.01%、Hf：0.01%、Ti：0.01%、Be：0.0001%、Fe：0.15%，稀土元素总含量0.1%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为4:2:1，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0035]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括铝锭、镁锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在760℃下搅拌熔炼得到熔体A;所述熔炼的时间为4.5小时，所述搅拌的速度为40r/min;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在765℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为30分钟，第一次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在720℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在700℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在750℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为20分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金;所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为640℃;
所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0036]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其是使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在720℃下搅拌重熔得到合金熔体;精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在700℃下精炼30分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在660～670℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件;所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.1m/s，第二级压射速度为0.2m/s，第三级压射速度为2.5m/s，压铸压力50MPa，保压40秒。
[0037]实施例5：一种免热处理高性能压铸稀土铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Mg：6.2%、Si：8.3%、Cu：2.8%、Mn：0.8%、Ta：0.56%、Zr：0.62%、Ag：0.26%、Hf：0.32%、Ti：0.24%、Be0.0050%、Fe：0.2%，稀土元素总含量1.2%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为6:4:2，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0038]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括铝锭、镁锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在840℃下搅拌熔炼得到熔体A;所述熔炼的时间为3小时，所述搅拌的速度为20r/min;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在760℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为60分钟，第一次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在780℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在760℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在745℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为40分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金;所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为740℃;
所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0039]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其是使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在760℃下搅拌重熔得到合金熔体;精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在740℃下精炼10分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在720～740℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件;所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.5m/s，第二级压射速度为1.5m/s，第三级压射速度为10m/s，压铸压力100MPa，保压10秒。
[0040]实施例6：一种免热处理高性能压铸稀土铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Mg：3.5%、Si：5.3%、Cu：1.8%、Mn：0.38%、Ta：0.36%、Zr：0.42%、Ag：0.12%、Hf：0.22%、Ti：0.14%、Be：0.0032%、Fe：0.18%，稀土元素总含量0.8%，其中稀土元素为Ce、Y、Yb三种，三种稀土元素之间的比例为8:1:1，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0041]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，所述原料包括铝锭、镁锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铍中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金;
(2)取铝锭、工业硅、铜锭、铝锰中间合金、铝钽中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铪中间合金、铝钛中间合金、铝铈中间合金、铝钇中间合金、铝镱中间合金置于熔炼炉中，接着在800℃下搅拌熔炼得到熔体A;所述熔炼的时间为1小时，所述搅拌的速度为100r/min;
(3)将步骤(2)得到的熔体A在758℃下进行第一次精炼处理，第一次精炼处理的时间为50分钟，第一次精炼处理结束后静置30分钟，然后扒渣得到熔体B;
(4)向步骤(3)得到的熔体B中加入铝铍中间合金，接着在760℃搅拌熔炼，然后加入镁锭，再在730℃下搅拌熔炼得到熔体C，从熔体C中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则采用步骤(1)中所述原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标;
(5)将步骤(4)得到的熔体C在739℃下进行第二次精炼处理，第二次精炼处理的时间为20分钟，第二次精炼处理结束后静置，然后扒渣得到熔体D，从熔体D中取样分析，若成分仍在预期指标范围内，则无需处理进入下一步骤;若成分产生偏差则进行成分调整，直至所有元素达到预期成分范围方可进入下一步骤;
(6)将步骤(5)得到的熔体D由熔炉底部放出进行铸造，其中熔体D经过双级过滤处理后进入自动浇铸机中进行铸造得到免热处理高性能压铸稀土铝合金;所述双级过滤的第一级过滤板为60目，第二级过滤板为80目;熔体D的出炉温度为710℃;
所述的第一次精炼处理和第二次精炼处理中均使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，其中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%。
[0042]本实施例所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金在压铸制品中的应用，其是使用所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金制备压铸件，其具体包括以下步骤：
S1、将所述的免热处理高性能压铸稀土铝合金装入熔铝炉内在750℃下搅拌重熔得到合金熔体;精炼中使用由浓度为99.99%的高纯氩气、浓度为99.99%的高纯氮气与浓度为99.99%的高纯氯气混合制成的混合气体，混合气体中高纯氩气占比90%，高纯氮气占比9%，高纯氯气占比1%;
S2、将步骤S1得到的合金熔体在720℃下精炼20分钟，接着静置后扒渣，然后将铝合金熔体在700～720℃下保温备用;利用机械手臂将合金熔体转移至冷室压铸机中进行压铸成型，待冷却后得到压铸件;所述压铸成型是指高压压铸，压铸过程中第一级压射速度为0.2m/s，第二级压射速度为1.0m/s，第三级压射速度为5.0m/s，压铸压力86MPa，保压20秒。
[0043]对比例1：采用ADC12合金生产的压铸件进行对比，所述ADC12合金的成分质量百分数为：Si：10.8%、Mg：0.23%、Cu：1.6%、Mn：0.36%、Zn：0.43%、Ti：0.04%、Fe：0.89%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。ADC12合金压铸温度为650℃，压铸过程中第一级压射速度为0.4m/s，第二级压射速度为4.5m/s，第三级压射速度为12.0m/s，压铸压力100MPa，待冷却后得到压铸件。
[0044]对比例2：采用A380合金生产的压铸件进行对比，所述A380合金成分质量百分数为：Si：8.3%、Mg：0.03%、Cu：3.2%、Mn：0.46%、Ni：0.32%、Zn：1.6%、Ti：0.03%、Fe：0.87%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。A380合金压铸温度为670℃，压铸过程中第一级压射速度为0.4m/s，第二级压射速度为4.5m/s，第三级压射速度为12.0m/s，压铸压力100MPa，待冷却后得到压铸件。
[0045]对比例3：本对比例所述免热处理高性能压铸稀土铝合金与实施例1中所述铝合金的区别仅在于，铝合金组分中不添加Ce。
[0046]对比例4：本对比例所述免热处理高性能压铸稀土铝合金与实施例1中所述铝合金的区别仅在于，铝合金组分中不添加Y。
[0047]对比例5：本对比例所述免热处理高性能压铸稀土铝合金与实施例1中所述铝合金的区别仅在于，铝合金组分中不添加Yb。
[0048]实验例1：按照实施例1～6和对比例1～5中所述方法制备压铸件，然后对它们进行力学性能测试，考察其屈服强度、抗拉强度、断后延伸率。结果如表1所示。
[0049]表1 力学性能测试结果
[0050]由表1可以看出，本发明得到的压铸件力学性能与塑性均优于使用ADC12与A380合金制备的压铸件，具有优秀的性能。
[0051]实验例2：按照实施例1～6和对比例1～5中所述方法制备铝合金材料，检测铝合金材料的晶型结构和晶格参数，结果参见表2。
[0052]表2 铝合金材料的检测结果
[0053]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
说明书附图(4)
声明：
“免热处理高性能压铸稀土铝合金与制备方法及其应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：广西贝尔中科技术有限公司
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