本發(fā)明涉及用于制造鋁零件的鑄造工作或模鑄的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是在汽車和航空領(lǐng)域中，并且更一般地在所有類型的行業(yè)中。存在被稱為“低硅”合金的許多合金。這種合金在t6熱處理(rp0.2為300mpa；a％為8％)后具有高機(jī)械特性。它們被一起分組在鋁合金分類中的6000(al-mg-si)系列中。最眾所周知的是6082、6061和6151。還存在含量與標(biāo)準(zhǔn)化合金類似的許多組合物，對(duì)該等組合物的提及可參見(jiàn)例如文獻(xiàn)ep0987344。上述合金已被開(kāi)發(fā)用于獲得被設(shè)計(jì)成在熱或冷操作期間以高變形率(>50％)轉(zhuǎn)化的半成品(用于鍛造或軋制的坯料或鑄錠)。此外，這種半成品的幾何形狀是簡(jiǎn)單的(棒、桿或鑄錠)，從而使得可以通過(guò)使用具有高固化速度的方法來(lái)固化缺陷被最小化的此類合金。此類幾何形狀和此類方法使用目前所掌握的技術(shù)來(lái)產(chǎn)生沒(méi)有缺陷的半成品，此類缺陷為例如：收縮孔、裂縫、大量偏析和大量沉淀(形成過(guò)于粗糙的沉淀物，>100μm)?；诂F(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出要解決的適定問(wèn)題是使得可以獲得滿足高安全性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并且可具有復(fù)雜形狀的零件。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種制造由6000型低硅鋁合金制成的零件的方法。更具體地講，本發(fā)明提供了一種獲得由低硅鋁合金制成的零件的方法，該低硅鋁合金含有含量在0.5％至3％的范圍內(nèi)的硅，含量在0.65％至1％的范圍內(nèi)的鎂，含量在0.20％至0.40％的范圍內(nèi)的銅，含量在0.15％至0.25％的范圍內(nèi)的錳，含量在0.10％至0.20％的范圍內(nèi)的鈦，以及含量在0ppm至120ppm的范圍內(nèi)的鍶，所述方法包括：-在模具中模鑄所述合金以獲得所述零件；-在模鑄之后，將零件脫模構(gòu)成仍然很熱的預(yù)成型件；-冷卻所述預(yù)成型件，然后使其經(jīng)受適于將預(yù)成型件重新加熱至在470℃至550℃的范圍內(nèi)的溫度的操作；-將所述零件定位在模具的兩個(gè)殼體之間，所述模具限定了尺寸基本上等于但小于模具的腔體尺寸的腔體；并且-強(qiáng)力地將兩個(gè)殼體按壓在一起，在設(shè)置在所述殼體之間的零件上施加按壓和表面捏合的組合效應(yīng)。本發(fā)明還提供了：-在汽車領(lǐng)域或航空領(lǐng)域中實(shí)施上述方法；-通過(guò)上述方法獲得的零件在汽車領(lǐng)域中的用途；并且-上述方法中的合金在航空領(lǐng)域中的用途。在該方法的實(shí)施中，在已經(jīng)冷卻預(yù)成型件之后，通過(guò)將預(yù)成型件放置在隧道爐中來(lái)重新加熱該預(yù)成型件。作為這些特征的結(jié)果，后接在一個(gè)步驟中鍛造預(yù)成型件的模鑄操作與現(xiàn)有技術(shù)中的方法相比，不具有在溫度、固化速度、變形速率和鍛造溫度方面相同的參數(shù)。所要求保護(hù)的合金滿足這些限制，并且使得可以獲得具有滿意質(zhì)量的零件，特別是在零件必須滿足安全義務(wù)(懸掛系統(tǒng)零件＝安全零件)的情況下。在這些限制之中，以下內(nèi)容可以舉例方式提及：-預(yù)成型件的幾何形狀與棒或鑄錠不同，包括零件的功能區(qū)的粗糙輪廓(如所設(shè)計(jì)的)，因此可具有復(fù)雜的幾何形狀，包括肋或分段變化，從而導(dǎo)致液體金屬質(zhì)量分離。通過(guò)增加硅含量(等級(jí)as7g03，標(biāo)準(zhǔn)模鑄合金)，可以“容忍”此類分離的質(zhì)量。該含量的降低使得合金在固化期間更加敏感，并導(dǎo)致數(shù)量和體積更大的收縮孔(多孔性)缺陷。-固化范圍，其是被定義為從所考慮合金的液相線溫度至低共熔溫度的范圍。對(duì)于鍶改性的as7g03型合金，此范圍為約50℃(從611℃至562℃)。對(duì)于低硅6000型合金，此范圍為約90℃(從655℃至562℃)，具有肉眼可見(jiàn)的mg2si(或硅)沉淀作為偽共晶線。寬的固化范圍導(dǎo)致產(chǎn)生進(jìn)一步延伸穿過(guò)該零件的半固體區(qū)域，使得引導(dǎo)固化邊緣來(lái)減少缺陷變得更加困難，而用as7g03合金能夠按常規(guī)方式并且?guī)缀踝匀坏赝瓿伞?as7g03對(duì)于破裂的敏感性幾乎為零，這是由于當(dāng)發(fā)生固化時(shí)大量的共晶能夠填充在收縮期間出現(xiàn)的裂縫中。這不適用于具有非常少的共晶的低硅合金，從而導(dǎo)致對(duì)破裂的高敏感性并且需要調(diào)適組合物并控制固化溫度梯度。還需要調(diào)節(jié)化學(xué)組成以便獲得在模鑄、鍛造和熱處理的參數(shù)與成品零件的期望機(jī)械特性之間的更好折衷或權(quán)衡。為此，合金的每種元素、元素含量以及導(dǎo)致選擇該值的效應(yīng)在下文中詳細(xì)給出：硅含量在0.5％至3％的范圍內(nèi)。小于1％的硅含量導(dǎo)致最高的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。然而，該含量使得合金對(duì)破裂最敏感并具有最低的可鑄性或流動(dòng)性。因此，必須能夠根據(jù)零件的幾何形狀來(lái)調(diào)適硅含量。復(fù)雜的幾何形狀需要較高的含量，以減少這種對(duì)破裂的敏感性。3％的最大含量對(duì)應(yīng)于超過(guò)其會(huì)使伸長(zhǎng)率和屈服強(qiáng)度變得過(guò)低而不能讓使用這種類型的合金制造零件保持為有利的含量。鎂含量在0.65％至1％的范圍內(nèi)。此含量使得可以優(yōu)化鋁基體中的mg2si沉淀物的密度。它補(bǔ)償了硅含量的降低，同時(shí)還使得有破壞性并且必須在熱處理過(guò)程中溶解或轉(zhuǎn)化的肉眼可見(jiàn)mg2si沉淀物最小化。如果沉淀物過(guò)多或過(guò)大，則熱處理對(duì)其溶解僅具有很小的影響，因?yàn)槌^(guò)了臨界溶解大小。銅含量在0.20％至0.40％的范圍內(nèi)。該含量使得可以在基體中形成al2cu沉淀物并且完全不存在肉眼可見(jiàn)的al2cu沉淀物。沒(méi)有任何這種肉眼可見(jiàn)沉淀物使得可以維持高鍛造溫度，從而使鍛造力(鍛造以單一步驟進(jìn)行)最小化。在銅存在下形成的主要沉淀物是分別在490℃和525℃下熔化的al2cu和almgsicu，它們的存在將防止在較高溫度下進(jìn)行鍛造，從而沒(méi)有了合金被燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，而該風(fēng)險(xiǎn)將使零件不可用。可將這種劣化比作合金被破壞。較高的銅含量還增加了合金對(duì)破裂的敏感性，因?yàn)槿源嬖趯⒃诘蜏?490℃或525℃)下固化的共晶，為此施加在零件上的機(jī)械應(yīng)力(與固化時(shí)的收縮有關(guān))較大。錳含量在0.15％至0.25％的范圍內(nèi)。此含量避免了形成β形式(高破壞性的薄片形式)的alfesi沉淀物，并且使得更可能形成α形式(較低破壞性的漢字字型形式)的alfemnsi沉淀物。這使得可讓由cobapress法得到的成品零件上的伸長(zhǎng)率最大化。這種效應(yīng)最常用于較大量的錳和鐵，因?yàn)檫@兩種元素導(dǎo)致合金的高度硬化以及在固化期間的較大沉淀物。這種大沉淀物對(duì)于適當(dāng)?shù)纳扉L(zhǎng)率是不利的。然而，如所指出的那樣，本發(fā)明的合金被設(shè)計(jì)用于cobapress法，其中鍛造是以單一步驟進(jìn)行的并且不涉及在鍛造、軋制或擠出中通常遇到的大變形。這種大變形使得可以使大沉淀物破碎，并使大沉淀物破壞性不那么強(qiáng)，同時(shí)還維持其硬化效應(yīng)。通過(guò)利用本發(fā)明的合金，基于鐵的沉淀物對(duì)機(jī)械特性的影響應(yīng)當(dāng)在鑄造階段時(shí)被最小化。這是因?yàn)樗鼈兊男螒B(tài)隨后不再被修改，因?yàn)閱尾藉懺觳粫?huì)使零件變形到足以改變它們的形態(tài)。最終，這種錳含量適于在永久模具中模鑄時(shí)獲得的冷卻速度，并且關(guān)于這種速度，其有助于形成α形式的alfemnsi沉淀物。鈦含量在0.10％至0.20％的范圍內(nèi)。該含量對(duì)于晶粒的有效巨粒化和對(duì)這些合金的機(jī)械特性有很大影響的細(xì)晶粒尺寸是必需的。鍶含量在0ppm至120ppm的范圍內(nèi)。此含量對(duì)于所形成的少量共晶的纖維狀固化是必需的。這主要在硅含量大于1.5％時(shí)發(fā)生。已經(jīng)看到，此合金的組成適于導(dǎo)致固化，該固化使得可以最大化機(jī)械特性，而不管在cobapress法期間是否遇到低變形水平。然而，固化缺陷仍然存在，諸如在晶粒接合處的晶粒間收縮孔固化缺陷、具有使模鑄件(即，由模鑄獲得的零件)弱化的分支和擴(kuò)散形態(tài)。cobapress鍛造操作使得可以通過(guò)在設(shè)計(jì)階段控制變形率來(lái)重新閉合和重新粘合此類缺陷。溫度/變形對(duì)使得可以解決所述缺陷。下表給出了在對(duì)低硅合金進(jìn)行t6熱處理后，使用cobapress法的模鑄件和零件上的機(jī)械特性。可以注意到，極限拉伸強(qiáng)度rm和極限伸長(zhǎng)率的改善：狀態(tài)rp0.2[mpa]rm[mpa]a％[％]模鑄的almgsicu+t63003151.3cobapresstmalmgsicu+t63003408rp＝屈服強(qiáng)度rm＝極限拉伸強(qiáng)度a％＝伸長(zhǎng)率最終，此組成使得可降低al-mg-si-cu型合金的常規(guī)熱處理的復(fù)雜性。硅含量、固化速度和晶粒細(xì)化導(dǎo)致肉眼可見(jiàn)的mg2si沉淀物，該沉淀物的尺寸和形態(tài)有助于在熱處理期間溶解。參考附圖的各圖，所述附圖的各圖示出了零件的金相照片，以顯示錳含量和銅含量的重要性。圖1示出了不含任何錳的模鑄微結(jié)構(gòu)以及β型的“針狀”沉淀物，而圖2示出了含有錳的單結(jié)構(gòu)以及α型的“漢字字型”沉淀物。圖3、圖4和圖5示出了al2cu銅沉淀物的消除。在圖3和圖4中，銅含量大于0.40％，這導(dǎo)致了al2cu沉淀物的存在。圖4示出了其中可以觀察到被al2cu沉淀物包圍的alfemnsi和mg2si沉淀的實(shí)例。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的銅含量在0.20％至0.40％的范圍內(nèi)，表明不存在al2cu沉淀物。當(dāng)前第1頁(yè)12