專利公開了一種由Al-Si-Cu--Mg合金製成，用於鑄造的Al合金。除含有特定量的Ti、P、B和可選的附加化學元素Na和Sr外，還含有特定量的Si、Cu和Mg。P、Na和Sr（X，Y，Z）的含量滿足以下關係：0.45Y+0.24Z+0.003 ltoreq.X.ltoreq.0.45Y+0.24Z+0.01。Al合金透過規定P含量來確保鑄件的表面光滑度，即使在使用含有共晶結構改進劑的熔融金屬生產鑄件時也能使表面偏析層最小化。
Al-Si合金因其良好的流動性和力學效能而應用廣泛。尤其是Al-Si-Cu-Mg合金，其強度更高，常用於發動機等零件的生產。要求Al-Si合金鑄件表面光滑。而Al-Si合金鑄件易產生表面偏析層，其不同於連鑄過程中緩慢冷卻區域的共晶熔化導致的表面偏析，而是在亞固相區域內Al-Si合金表面偏析的現象，該區域中α-Al和正在凝固的共晶相已結晶到相當程度，殘留的液相流入Al-Si合金鑄件表面的氣隙。表面偏析層不一定在區域性位置形成，而是取決於凝固過程。在沒有形成表面偏析層的位置，會出現從表面向內延伸的縮孔，導致鑄件平滑度降低。鑑於此，確保澆注製品的表面光滑度需要在整個澆注製品表面穩定生成表面偏析層或防止表面偏析層發生。
P是影響Al-Si合金鑄件外層偏析的重要因素。通常，透過將Al基合金和Al-Si母合金結合並溶解以設計Al-Si合金所需成分。在製備Al-Si母合金所必需的原材料Si中，P的混合量為0.001%～0.01%， Al-Si合金中的P含量取決於Al-Si合金混合物中使用的母合金中的P含量。
P對亞共晶Al-Si合金鑄件的一個影響是共晶相胞格數的增加。在亞共晶Al-Si合金中，當超過固溶度極限的P結晶為AlP時，其作為共晶矽的核心，共晶相的細胞數量會增加，堵塞亞固相區的液相通道，導致熔融金屬供應的效率降低。這使得從表面向內延伸的縮孔更容易在外層區域性出現。另一個影響是P會與Na或Sr反應形成化合物，導致Na或Sr被消耗，降低共晶結構改進劑的有效性。
圖1 使用的石膏模具的形狀和所生產的每個鋁合金鑄造製品的外部形狀
本發明針對的亞共晶Al-Si合金中含有微量P對最終產品有各種影響。此外，對化學成分經過調整的合金熔融金屬進行脫P處理是一個必須的工藝步驟，從鑄件生產效率的角度來看，這幾乎不是一個合適的方法。利用P與共晶結構改進劑Na或Sr的反應，而非從Al-Si合金中去除，以消除以其他方式形成AlP的P是有望成功的。然而，過量新增Na或Sr會使熔融金屬的流動性降低。因此，表面偏析層的區域性缺失仍未解決。此外，P與Na和Sr反應獲得的產物是雜質，如果產物大量形成，會影響合金鑄造製品的力學效能。因此，使用共晶結構改進劑的方法存在侷限性。
若透過增加亞共晶Al-Si合金的數量來充分增加共晶胞的數量，可以縮短液相凝固時間，導致澆注製品的固化外殼形成得很早，從而使製品表面光滑，沒有表面偏析。因此，本發明提供了一種亞共晶Al-Si合金，在考慮共晶結構改進劑含量的同時，對預定成分的亞共晶Al-Si合金中P的優選含量進行了研究。透過防止表面偏析層在澆注製品的整個表面發生，從而提高鑄件表面的光滑度。這種亞共晶Al-Si合金具有優越的力學效能，由此生產的Al合金鑄件表面沒有縮孔。
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