本發明涉及一種鋁合金及其制備方法和應用。
背景技術：
1、鑄造鋁合金因其良好的鑄造性能和力學性能，被廣泛應用于汽車、航空航天等領域的復雜零部件制造。
2、目前鑄造鋁合金中，zl104、zl101是應用廣泛的常規鑄造鋁合金，其化學成分及力學性能見表1和表2所示；
3、表1??zl104化學成分及力學性能
4、
5、表2??zl101化學成分及力學性能
6、
7、雖然現有的zl104、zl101鋁合金能夠滿足一般工業應用的需求，但隨著汽車工業向輕量化和高性能化發展，發動機核心部件的服役條件日益嚴苛，對材料的綜合力學性能提出了更高要求。
8、現有zl104、zl101鑄造鋁合金抗拉強度僅≥150mpa，硬度僅≥50hbw，強度與硬度偏低，難以滿足現今汽車發動機缸蓋、進氣歧管等關鍵零部件對高承載、高耐磨的要求；此外，在追求更高強度的同時，如何保持良好的耐腐蝕性、切削加工性和鑄造表面質量，也是本領域技術人員一直面臨的挑戰。
技術實現思路
1、本發明的目的是要解決現有zl104、zl101鑄造鋁合金的強度與硬度不足，難以滿足現今汽車關鍵零部件對高承載、高耐磨的要求及鑄造鋁合金的耐腐蝕性、切削加工性和鑄造表面質量低的問題，而提供一種高強度zlgq104鋁合金及其制備方法和應用。
2、一種高強度zlgq104鋁合金，按質量百分數計組成為：si：7.0%~10%、cu：2.0%~4.0%、mg：0.1%~0.4%、fe≤0.9%、mn≤0.5%、zn≤1.0%、ti≤0.2%、ni≤0.3%、al：余量。
3、一種高強度zlgq104鋁合金的制備方法，具體是按以下步驟完成的：
4、一、稱取原料：
5、稱取重熔用鋁錠、金屬硅、電解銅和鎂錠；
6、二、熔煉：
7、①、將重熔用鋁錠、金屬硅加入熔煉爐中，升溫使其完全熔化；
8、②、加入電解銅，在730~750℃下保溫至全部熔化，并進行攪拌；
9、③、加入鎂錠，并用鐘罩壓入鋁液底部，攪拌至完全熔化；
10、④、使用鋁液精煉機，以氮氣為介質，將精煉劑均勻噴入鋁合金液中，精煉時間不低于20min，有效去除鋁合金液中夾渣，得到熔煉后的鋁液；
11、三、鑄造：
12、采用高壓壓鑄工藝，將熔煉后的鋁液澆注至壓鑄機的模具中，得到壓鑄后的鑄件；
13、四、后處理：
14、將壓鑄后的鑄件依次進行固溶處理和人工時效，得到高強度zlgq104鋁合金；
15、步驟四中所述的高強度zlgq104鋁合金的成分為：按質量百分數：si：7.0%~10%、cu：2.0%~4.0%、mg：0.1%~0.4%、fe≤0.9%、mn≤0.5%、zn≤1.0%、ti≤0.2%、ni≤0.3%、al：余量。
16、一種高強度zlgq104鋁合金在汽車關鍵零部件中使用。
17、本發明解決了現有鑄造鋁合金強度不足的問題，同時保持良好的綜合性能。
18、本發明的原理：
19、本發明與現有技術（如zl104）相比，關鍵技術點在于對合金成分進行了優化調整，特別是顯著提高了cu元素的含量范圍（由≤0.1%提升至2.0~4.0%），并相應調整了si的含量范圍（由8.0~10.5%調整為7.0~10.0%）。cu元素的加入在合金中形成強化相，是提升材料強度和硬度的關鍵；同時，通過對si及其他雜質元素（fe、mn、zn、ti、ni）的合理控制，確保了合金在獲得高強度的同時，不損失其良好的鑄造性能、耐腐蝕性和切削加工性。
20、本發明的效果：
21、與現有技術（特別是背景技術中提及的zl104鋁合金）相比，本發明提供的高強度zlgq104鋁合金具有以下顯著的優點和有益效果：
22、一、顯著提升的力學性能：本發明通過獨特的成分配比設計，特別是cu元素的加入，使得合金的強度和硬度得到大幅度提升；其抗拉強度由原zl104的≥150mpa提升至≥195mpa；硬度由原zl104的≥50hbw提升至≥70hb，能夠更好地滿足高負荷零部件的使用要求；
23、二、良好的綜合性能：本發明在獲得高強度的同時，該新材料依然保持了優異的耐腐蝕性能，并且其切削加工性、可焊性以及鑄件表面光潔度和光亮度均優于或等同于現有材料，具有良好的工業適用性；
24、三、明確的應用前景：鑒于上述優異性能，本發明材料特別適用于制造對強度、耐熱性、耐磨性和表面質量有更高要求的汽車關鍵零部件，例如汽車發動機缸蓋和進氣歧管等產品，有助于推動汽車零部件的輕量化和性能升級。
1.一種高強度zlgq104鋁合金，其特征在于所述高強度zlgq104鋁合金按質量百分數計組成為：si：7.0%~10%、cu：2.0%~4.0%、mg：0.1%~0.4%、fe≤0.9%、mn≤0.5%、zn≤1.0%、ti≤0.2%、ni≤0.3%、al：余量。
2.根據權利要求1所述的一種高強度zlgq104鋁合金，其特征在于所述的高強度zlgq104鋁合金按質量百分數計組成為：si：8.0%~10%、cu：3.0%~4.0%、mg：0.2%~0.4%、fe≤0.9%、mn≤0.5%、zn≤1.0%、ti≤0.2%、ni≤0.3%、al：余量。
3.根據權利要求1所述的一種高強度zlgq104鋁合金，其特征在于所述的高強度zlgq104鋁合金按質量百分數計組成為：si：8.0%~9.0%、cu：3.0%~3.5%、mg：0.2%~0.3%、fe≤0.9%、mn≤0.5%、zn≤1.0%、ti≤0.2%、ni≤0.3%、al：余量。
4.根據權利要求1所述的一種高強度zlgq104鋁合金，其特征在于所述的高強度zlgq104鋁合金按質量百分數計組成為：si：8.5%、cu：3.0%、mg：0.25%、fe≤0.9%、mn≤0.5%、zn≤1.0%、ti≤0.2%、ni≤0.3%、al：余量。
5.根據權利要求1所述的一種高強度zlgq104鋁合金，其特征在于所述的高強度zlgq104鋁合金的抗拉強度≥195mpa，延伸率≥2.0%，硬度≥70hb。
6.根據權利要求1所述的一種高強度zlgq104鋁合金的制備方法，其特征在于所述制備方法，具體是按以下步驟完成的：
7.根據權利要求6所述的一種高強度zlgq104鋁合金的制備方法，其特征在于步驟三中所述的壓鑄工藝參數為：澆注溫度660℃~700℃，模具溫度180℃~250℃，壓射壓力80mpa~120mpa，壓射速度2m/s~5m/s，保壓時間2秒~5秒。
8.根據權利要求6所述的一種高強度zlgq104鋁合金的制備方法，其特征在于步驟四中所述的固溶處理的方法為：在500℃~540℃下保溫4h~8h，然后快速轉移至60℃~80℃的熱水中進行淬火；步驟四中所述的人工時效的方法為：在160℃~200℃下保溫4h~10h，然后取出空冷，得到高強度zlgq104鋁合金。
9.如權利要求1所述的一種高強度zlgq104鋁合金的應用，其特征在于一種高強度zlgq104鋁合金在汽車關鍵零部件中使用。
10.根據權利要求9所述的一種高強度zlgq104鋁合金的應用，其特征在于所述的汽車關鍵零部件為汽車發動機缸蓋或汽車進氣歧管。