時效處理對AlSi9Cu3壓鑄鋁合金組織和力學性能的影響

陳東俊， 李廣陽， 劉 剛

(德納(無錫)技術有限公司， 江蘇 無錫 214112)

汽車輕量化是當前汽車產業可持續發展的主要方向之一。汽車輕量化主要運用現代設計方法和工藝優化設計汽車產品，利用新材料提升汽車綜合性能，使得汽車自重降低，同時達到降耗、環保和安全的目標。隨著汽車輕量化的不斷推進，車用鋁合金的使用比例不斷增加。統計結果表明，壓鑄鋁合金在汽車用鋁中占比達55%以上[1-3]。

壓鑄工藝分為低壓鑄造和高壓鑄造[4]，其中高壓鑄造(HPDC)是一種將液態或半固態金屬或合金，在高壓下以較高的速度填充入鋼制模具的型腔內，并使金屬或合金在壓力下凝固形成鑄件的鑄造工藝[5]。AlSi9Cu3高壓鑄造鋁合金的工藝鑄造性好、充型能力強，并且具有很高的力學性能，在歐美國家的汽車工業得到了廣泛應用[6-7]。

隨著AlSi9Cu3高壓鑄造鋁合金的應用廣泛，對于其力學性能的要求也越來越高，如何提升AlSi9Cu3高壓鑄造鋁合金的力學性能成為當今的研究熱點，眾多研究學者期望通過熱處理的方式改善AlSi9Cu3高壓鑄造鋁合金的力學性能。有研究表明[8]，利用低溫(<450 ℃) 固溶處理和人工時效的方式可以改變高壓鑄造AlSi9Cu3鋁合金的力學性能，低溫T6處理后AlSi9Cu3壓鑄鋁合金的屈服強度提高了50 MPa。Pabel等[9]對AlSi9Cu3壓鑄鋁合金進行了自然時效與人工時效相結合的方式來提升力學性能，這種方式可以在較短時間內獲得更高的力學性能，而且自然時效和人工時效具有疊加的效果。有學者研究指出[10-11]，Al-Si-Cu-Mg合金在固溶時效過程中會有細小的Q相析出，防止位錯的運動，從而增強材料強度，證明Q相能有效抑制或阻礙α-Al基體中位錯的運動，同時Cu、Mg含量和冷卻速率的增加可以提高Al-Si-Cu鑄造合金的力學性能。

基于以上研究可以發現，人工時效處理對AlSi9Cu3壓鑄鋁合金組織和力學性能影響的研究還比較少。因此，本文通過對AlSi9Cu3壓鑄鋁合金進行160 ℃保溫6 h的時效工藝，研究此時效工藝對AlSi9Cu3壓鑄鋁合金微觀組織和力學性能的影響，以期對AlSi9Cu3高壓鑄造鋁合金在實際生產過程中熱處理工藝制定提供參考。

1 試驗材料及方法

試驗材料取自某鑄造廠生產的AlSi9Cu3高壓鑄造鋁合金圓形標準試棒，尺寸為φ10 mm×170 mm?！?br>