2022年最新铝压铸技术

近年来，随着汽车、航空航天、计算机等行业的飞速发展，对铸件的轻量化、高韧性、耐腐蚀等提出了更高的要求。对于铝合金零件来说，高强度、高韧性、耐腐蚀合金、变形合金的加工成形以及大型复杂合金零件的成形工艺已成为轻量化合金的研究热点。然而，铸造铝合金的大部分力学性能大多是在压铸状态下的抗拉强度低、延伸率低。

为什么我们需要讨论新的铝压铸件？

随着技术的发展，对高强度、轻量化铸件的需求逐渐增加，利用压铸工艺制备铝合金零件的优势受到关注。压铸工艺（die-casting）是加工业常用的一种特殊铸造工艺。通过将液态金属或半液态金属高速高压充填到压铸模具中，使其在压力下成型并凝固，最终得到铸件。

由于压铸工艺成型的铸件具有尺寸精度高、强度高、材料利用率高等优点，因此压铸和高强度压铸被广泛用于制造形状复杂、载荷适中的构件。

铝的密度仅为铁、铜、锌等合金的1/3左右。是满足轻量化要求的压铸合金材料之一。此外，铝具有较高的比强度和比刚度，并具有良好的塑性体流变性能。结晶温度范围窄，线收缩率小等优点，易于成型和切割，具有较高的机械性能和耐腐蚀性能。基于以上优点，铝合金已成为高强韧的压铸合金材料之一。

铝合金压铸件 在汽车、航空航天等行业具有出色的减重效果。 1980年代以来，汽车工业的快速发展带动了相关产业的发展，汽车工业的发展主要是智能化、轻量化、模块化等。铝合金铸件替代铸铁铸件的技术、工程塑料、碳纤维发展迅速。其中，汽车中的热交换器、发动机气缸、水泵、轮毂等40多种零部件均采用铝合金制造。

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汽车行业基于对能源、安全、舒适等因素的需求不断发展。汽车行业对材料的发展需求正处于铝镁合金应用替代钢、铸铁等高耗能、优质、重质材料的时代。

传统的车身零部件主要以钢板冲压或液压胀形或拼焊板为主。如果使用铝合金，则需要高强度和高韧性。铝合金的应用具有零件集成度高的优点。不同部位的性能要求是不同的。有的需要提高伸长率，有的需要提高耐腐蚀性。随着高真空压铸工艺的发展，压铸件的性能加工需要更多性能优良的各种性能的铝合金。

为满足对高塑性铝合金的需求，德国和日本的学者从1990年代开始研究基于高真空技术的高塑性Al-Si-Mg合金。在德国莱茵铝业公司开发的新型压铸铝合金：Maximal-59、Sila-font-36、Castasil-37中，合金中Fe元素的含量控制在0.2%以下，保证了韧性和铸件的强度。发生粘连现象，同时合金中加入0.5%~0.8%的Mn元素。经测试，Maximal-59合金标准圆棒试样铸态伸长率可达17%，已用于汽车车门的制造。

Kondo Kaili 使用 Silafont-36 作为基础合金，通过控制合金中 Mg 的含量来获得不同的力学性能。研究发现，当Mg的质量分数为0.33%~0.40%时，铝合金表现出较好的延伸率和抗压强度。

德国学者开发了Aural-2和Aural-3合金。 Au-ral-3合金具有良好的流动性和良好的填充性能，Aural-3合金可以通过添加Mg元素进行热处理，通过固溶处理可以得到一种新型合金。高强韧合金的延伸率为5%～12%，屈服强度σ0.2为250MPa。

目前，国内很多企业和科研院所都在开发适用于汽车车身结构件的高强韧铝合金。合作期间，开发了一种高延伸率耐热铸造铝合金及其压铸制备方法。

该合金属于Al-Si-Mg合金，描述了Si、Cu和Mg的含量，并规定了微量元素Sc和M（Ti、Zr和V中的至少一种）。屈服强度可达169MPa，延伸率可达10.0%，200℃高温抗拉强度可达190MPa，高温延伸率可达14.0%。它具有优异的室温和耐热性，无需固溶热处理即可用于汽车零件。量化开发需求。

综上所述，目前对新型高强韧性压铸铝合金的研究主要集中在Al-Si-Mg系。由于Al-Si系合金中添加Mg，可形成Mg2Si，固溶处理时可形成固溶体。合金和镁元素还可以在合金液表面形成高度耐腐蚀的尖晶石膜，提高铸件的耐腐蚀性能。

理论上，Cu元素对Al-Si合金的综合强化作用更为显着。与Mg元素相比，Cu元素在铝合金中更容易成核，热处理后性能有所提高，但Cu元素在铝合金中的溶解速度高于Mg元素。低，在铝硅合金中的应用受到限制。 Al-Si-Cu合金的新型高强韧性能研究有待进一步探讨，这对新型高强韧铝合金的研发具有重要意义。