本发明属于金属材料铸造，具体涉及一种免热处理铝硅压铸合金及其制备方法。
背景技术：
1、随着新能源汽车的快速发展，对汽车轻量化的要求更加迫切。越来越多的车身结构件使用铝合金材料并用压铸工艺生产，从而促进了压铸用铝合金材料的快速发展。
2、铝硅系铸造合金中，si是主要元素，决定合金的流动性，同时也是合金的强化元素。亚共晶al-si合金中，在凝固过程中，si原子首先固溶在铝基体中，然后析出共晶si相，形成网络组织。si含量越高，共晶si相越粗大，网络组织越严密。对于免热处理合金来说，合金的强化依靠固溶强化，提高合金的si含量，固溶的原子越多，强度越高。而且，提高合金的硅含量能有效提高合金的流动性，这对压铸生产十分重要。因此，为了提高压铸合金的流动性，需要设计有较高si含量的合金成分。传统的压铸用al-si合金为了提高流动性，si含量大多在9-12％，但这类合金在压铸态(f态)的塑性比较低，延伸率大多在9％以下。对于大型一体化压铸，这个延伸率水平远远不够。而且大型一体化压铸的大压铸件的各个部位的力学性能大不相同。浇口远端部位的性能，尤其是延伸率大大低于浇口近端部位。有时因为远端部位的力学性能不合格，导致压铸件报废。
3、免热处理合金具有独特的合金成分，它可以在压铸成型后无需进行热处理工序即可获得足够的机械性能。由于免除了热处理工序，合金凝固时形成的呈网络结构的共晶si组织不能通过热处理来破碎并球化，这种网络结构的共晶si组织严重损害合金的塑性。所以，提高si含量能够提高合金的强度和流动性，但是导致合金的塑性降低；而降低si含量导致合金流动性不足，影响压铸生产。显然，si元素含量对合金流动性和塑性的影响是相反的，这种相反的影响使得合金难以保证既有好的流动性，又有好的塑性。
4、铝合金废料中往往含有较高的fe和mn等高熔点元素，在合金中形成高熔点金属间化合物相。如果熔炼温度偏低，或/和熔炼时间过短，这些高熔点金属间化合物相可能不会完全熔化，遗传到新的铝合金熔体中，作为富fe富mn的金属间化合物相的形核核心，使得这些相十分粗大，影响合金的力学性能。消除这些高熔点相的遗传性，有利于提高合金的力学性能，尤其是延伸率。硅元素往往以块状金属硅的形式添加。硅的熔点超过1400℃。如果熔炼温度偏低，或/和熔炼时间过短，大块的金属硅可能不会完全熔化，以细小颗粒的形式残留在铝合金熔体中，危害合金力学性能。
5、在压铸件金相中往往能观察到一些粗大晶粒，这些粗大晶粒是铝合金熔体在料筒壁上急冷形成的预结晶晶粒，会损害合金的力学性能。由于传统的压铸生产过程难以避免粗大晶粒的形成，从而被忽视。对于需要高性能的汽车结构件必须挖掘任何能提高力学性能的潜力，所以，消除粗大晶粒具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、本发明针对合金中si元素对流动性和塑性的不同影响，压铸件生产过程中金相中存在粗大相及粗大晶粒，损害合金力学性能等问题，提供一种免热处理铝硅压铸合金及其制备方法，消除对晶粒细化剂的毒化，增强晶粒细化效果，提高合金的力学性能，尤其是合金塑性得到大幅度提高。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种免热处理铝硅压铸合金，其成分以质量百分比计为：si 5.5％-6.49％，mg0.1％-0.5％，cu 0-0.8％，zn 0-0.8％，mn 0.45％-1.0％，fe 0.05％-0.25％，cr 0.05％-0.25％，ti 0.05％-0.25％，re 0-0.25％，sr 0.02％-0.05％，余量为al及不可避免的杂质，杂质总含量≤1.0％；杂质中包含的na<5ppm，ca<10ppm，li<10ppm，p<15ppm，其它单个杂质含量≤0.15％。
4、进一步地，所述的免热处理压铸al-si合金，在f态(铸态)下，室温抗拉强度为228mpa-306mpa，屈服强度为107mpa-147mpa，延伸率为10.3％-17.2％。
5、所述免热处理al-si压铸合金的制备方法，包括如下步骤：
6、步骤1：准备炉料，按照合金的各组分含量，准备各组分原料；al组分原料包括重熔用铝锭，或重熔用铝锭加废料或/和厂内返回料；将al组分原料分成大小2份，其中，小份al原料是重熔铝锭和厂内返回料中的一种或两种组合，占总炉料重量的10-20％；剩余的是大份al原料。
7、步骤2：将大份al原料加热熔化后，得到铝熔体，控制铝熔体的温度为780℃-830℃；
8、步骤3：测定铝熔体的成分，计算各组分的用量，将除mg和sr以外的其它组分原料加入铝熔体中，直至熔化；向其中加入预留的小份al原料，将熔体温度降低至700℃-725℃；之后再加入原料mg，待mg熔化后，搅拌均匀，得到铝合金熔体；测定铝合金熔体的成分，确保铝合金熔体中的合金成分符合各组分含量要求；
9、步骤4：向合金熔体中加入精炼剂进行精炼、扒渣后，再加入sr变质剂进行变质，得到变质后的合金熔体；
10、步骤5：转运和除气：将变质处理后的合金熔体经流槽流入中转包中，在流槽中间设置陶瓷过滤板对熔体进行过滤，利用除气机将氩气喷入中转包中的合金熔体中进行除气，然后扒渣，加入晶粒细化剂，将合金熔体倒入压铸机的机边炉中进行浇铸，炉内熔体温度，也即浇铸温度，为690℃-720℃；
11、步骤6：压铸：利用压铸机进行压铸，压铸后得到铝硅压铸合金。
12、优选地，压铸工艺为真空高压压铸：压铸比压为30mpa-70mpa，压射速度为4m/s-8m/s，型腔真空度30kpa-70kpa，料筒温度为260℃-320℃。
13、优选地，保持料筒温度在280℃以上，防止出现预结晶。
14、mg原料为工业纯镁锭；
15、cu原料为电解铜板、铜线、铝铜中间合金和/或铜添加剂；
16、zn原料为工业纯锌锭；
17、mn原料为铝锰中间合金和/或锰添加剂；
18、si原料为金属硅和/或铝硅中间合金；
19、ti原料为铝钛中间合金和/或钛添加剂；
20、cr原料为铝铬中间合金和/或铬添加剂；
21、re原料为铝镧中间合金或铝铈中间合金，或铝-(镧铈混合稀土)中间合金；
22、优选地，所述晶粒细化剂为铝钛硼晶粒细化剂；
23、优选地，所述精炼剂为熔融氯化镁基颗粒状熔剂。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
25、本发明通过降低si含量，利用适量cu和zn联合强化，并利用高温熔炼及高真空高压压铸工艺，制备了具有高延伸率的免热处理压铸合金。与现有技术相比，合金具有更好的力学性能，尤其是合金塑性得到大幅度提高。
26、1.降低了si含量，有利于提高合金的塑性，延伸率大幅度提高。通过高真空压铸，利用真空吸铸效应，弥补了因降低si含量导致的流动性降低的问题，使合金既具有更好的塑性，又使压铸过程能够顺利充型和成型。
27、2.添加适量的cu和zn对合金进行联合强化。元素cu在铝合金中容易形成富cu共晶相，损害合金的塑性，因此必须将cu含量控制在较低水平。为了弥补合金强度不足，增加适量的zn来补充强化。但为了防止合金中固溶原子过多而影响塑性，需将zn元素控制在较低水平。
28、3.添加cr，有效细化网状结构的共晶si组织和富mn金属间化合物相，提高合金的塑性。现有技术中的免热处理压铸合金均含有zr元素，而zr是晶粒细化剂的毒化元素，去除zr后，消除了对晶粒细化剂的毒化，增强了晶粒细化效果。
29、4.高温(780℃-830℃)熔炼，有效破坏有害相的遗传性，减轻有害相对力学性能的损害；有利于完全熔解si元素，阻碍粗大共晶si的形成。与现有技术的低温熔炼(690℃-750℃)相比，力学性能得到了提高。
30、5.提高料筒温度，减小了对铝液的急冷，可以有效减少凝固组织中的预结晶颗粒。
1.一种免热处理铝硅压铸合金，其特征在于，其成分以质量百分比计为：si 5.5％-6.49％，mg 0.1％-0.5％，cu 0-0.8％，zn 0-0.8％，mn 0.45％-1.0％，fe 0.05％-0.25％，cr 0.05％-0.25％，ti 0.05％-0.25％，re 0-0.25％，sr 0.02％-0.05％，余量为al及不可避免的杂质，杂质总含量≤1.0％；杂质中包含的na<5ppm，ca<10ppm，li<10ppm，p<15ppm，其它单个杂质含量≤0.15％。
2.根据权利要求1所述的一种免热处理铝硅压铸合金，其特征在于，所述的免热处理压铸铝硅合金，在f态下，室温抗拉强度为228mpa-306mpa，屈服强度为107mpa-147mpa，延伸率为10.3％-17.2％。
3.权利要求1～2任一项所述的免热处理铝硅压铸合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的免热处理铝硅压铸合金的制备方法，其特征在于，步骤2中，控制铝熔体的温度为780℃-830℃。
5.根据权利要求3所述的免热处理铝硅压铸合金的制备方法，其特征在于，步骤3中，加入原料mg之前，将熔体温度降低至700℃-725℃。
6.根据权利要求3所述的免热处理铝硅压铸合金的制备方法，其特征在于，步骤5中，炉内熔体温度，也即浇铸温度，为690℃-720℃。
7.根据权利要求3所述的免热处理铝硅压铸合金的制备方法，其特征在于，步骤6中，压铸工艺为真空高压压铸；压铸过程中，工艺参数为：压铸比压为30mpa-70mpa，压射速度为4m/s-8m/s，型腔真空度30kpa-70kpa，料筒温度为260℃-320℃。
8.根据权利要求7所述的免热处理铝硅压铸合金的制备方法，其特征在于，保持料筒温度在280℃以上。
9.根据权利要求3所述的免热处理铝硅压铸合金的制备方法，其特征在于，所述晶粒细化剂为铝钛硼晶粒细化剂，精炼剂为熔融氯化镁基颗粒状熔剂。
