本发明涉及铝合金材料，尤其涉及一种免热处理铸造铝硅合金材料及制备方法。
背景技术：
1、随着汽车工业和技术的进步，轻量化设计已成为汽车制造商和研发机构的重点。传统汽车设计多使用钢铁材料，但其高密度导致油耗和排放增加以及性能下降。为应对这些问题，汽车制造商开始使用铝合金、镁合金和碳纤维复合材料等轻质材料，减轻车重，提高燃油经济性，这些材料因其低密度、高强度和良好耐腐蚀性，逐渐成为汽车轻量化设计的首选。
2、铝的密度仅为2.7g/cm3，是钢的34％和铜的30％，因此铝合金在未来汽车制造中将越来越重要，成为环保可持续发展的关键。然而传统的铝合金汽车的结构受力件为满足力学性能的使用要求，通常需要进行固溶热处理和时效热处理，以提高铝合金结构受力件的力学性能。但是热处理阶段的温度较高，不仅能耗高，而且长时间的高温加热和淬火过程还容易导致结构件的变形，无法满足产品要求。而不经热处理的铝合金材料普遍存在力学性能达不到标准要求的缺陷。
3、公开号为cn 114293058a的发明专利公开了一种适合于各种壁厚铸件的高强韧免热处理铝合金的制备方法，该专利通过添加nb、b微量元素和la、ce等稀土元素，使铸件得到细小、均匀的金相组织，从而提高了免热处理铸件的整体力学性能。
4、公开号为cn 115125420 b的发明专利公开了一种可免热处理高性能结构件铸造铝合金及其制备方法，该专利通过添加特定含量的cu、mg、si、er等元素，显著提高了免热处理合金的变形抗力和力学强度。
5、公开号为cn114438380a公开了一种免热处理高韧性a1si铝合金及其制备方法，其通过la+ce添加结合压力铸造得到了一种免热处理高韧性a1si合金。
6、上述现有专利虽然能够提高免热处理铝合金的力学性能，但是均存在不同程度的缺陷，比如微量元素及稀土价格昂贵，导致零部件生产成本增加，压力铸造对合金成形过程要求严格
7、基于此，开发一种低成本，具有优异的力学性能的新型免热处理铸造铝合金具有重要意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种免热处理铸造铝硅合金材料及其制备方法，由所述方法制备的铝硅合金材料的抗拉强度可以达到200-240mpa，延伸率达到9-15％，为后续压铸工序提供了一种力学性能良好的免热处理铝硅合金材料。
2、为了达到上述效果，本发明采取以下技术方案：
3、本发明提供了一种免热处理铸造铝硅合金材料，包括以下质量百分比的各化学成分：si：6-9wt.％、fe：0.2wt.％、mn：0.3-0.6wt.％、mg：0.1-0.3wt.％、cu：0.15wt.％、cr：0.05-0.15wt.％、sr：0.05wt.％、ti：0.01-0.2wt.％，其他杂质元素之和≤0.25wt.％，余量为al。
4、进一步的，包括以下质量百分比的各组分：si：6-8wt.％、fe：≤0.2wt.％、mn：0.3-0.5wt.％、mg：0.1-0.25wt.％、cu：0.1-0.15wt.％、cr：0.05-0.15wt.％、sr：0.05wt.％、ti：0.01-0.2wt.％，其他不可避免的杂质元素综合不大于0.25wt.％，余量为al。
5、进一步的，包括以下质量百分比的各组分：si：7-8wt.％、fe：≤0.15wt.％、mn：0.3-0.45wt.％、mg：0.15-0.25wt.％、cu：0.1wt.％、cr：0.1-0.15wt.％、sr：0.05wt.％、ti：0.01-0.2wt.％，其他不可避免的杂质元素综合不大于0.25wt.％，余量为al。
6、本发明还提供了所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)熔炼：称取各原料，按比例进行配料，预热干燥后，以纯金属或中间合金的方式分批加入容器中，加热熔炼，得到熔融铝液；
8、(2)净化：向所述熔融铝液中施加保护气体，再加入精炼剂，进行精炼除气除杂，静置一段时间后扒渣；
9、(3)成型：将净化后的熔融铝液进行铸造，得到免热处理铸造铝硅合金材料。
10、进一步的，步骤(1)所述原料分别为工业纯铝锭、工业硅或铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金、金属铁或铝铁中间合金、铝锶中间合金、细化剂tcb。
11、进一步的，步骤(1)先加入纯铝锭，待其完全熔化后，再加入除铝锶中间合金和细化剂tcb以外的其他原料，保温10-30min待原料充分熔化，再加入铝锶中间合金，保温10-30min，最后加入细化剂tcb。
12、进一步的，步骤(1)所述熔炼温度为720℃-760℃。
13、进一步的，步骤(2)所述精炼剂的加入量为熔融铝液质量的0.5-3％。
14、进一步的，步骤(2)所述静置时间为10-30min。
15、进一步的，通过分析步骤(1)所述熔融铝液的化学成分是否符合要求，并根据所述化学成分确定调整方案，得到化学成分合格的熔融铝液。
16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17、(1)本发明通过微量mg和cu元素进行协同固溶强化，通过添加mn、cr和fe元素形成fe-mn-cr硬质相并使其均匀的分布在基体中，进行第二相强化；将sr元素通过铝锶合金的方式引入，使其共晶硅从片状改变为纤维状同时还改善了硅相在基体上的分布；将ti元素通过细化剂tcb的方式引入，利用tcb晶种合金中的陶瓷颗粒细化免热处理铸造铝硅合金中的α-al晶粒，同时避免b与sr元素发生“毒化效应”。
18、(2)本发明采用传统铸造工艺制备的免热处理铸造铝硅合金的抗拉强度可以达到200-240mpa，延伸率达到9-15％，为后续压铸提供了一种力学性能良好的免热处理铝硅合金材料。
19、(3)本发明通过添加特定比例的硅元素，确保材料良好的流动性，保证成型质量；通过将mn、cr元素与fe元素结合形成fe-mn-cr硬质相进行第二相强化，避免fe元素割裂基体；本发明在细化剂tcb和变质剂铝锶合金的共同作用下实现了免热处理铝硅合金的变质和晶粒细化。本发明制备的铝硅合金材料α-al平均晶粒尺寸为0.32μm，硅相的长径比为1.78，有助于提高铝硅合金的力学性能。
1.一种免热处理铸造铝硅合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的各化学成分：si：6-9wt.％、fe：0.2wt.％、mn：0.3-0.6wt.％、mg：0.1-0.3wt.％、cu：0.15wt.％、cr：0.05-0.15wt.％、sr：0.05wt.％、ti：0.01-0.2wt.％，其他杂质元素之和0.25wt.％，余量为al。
2.根据权利要求1所述免热处理铸造铝硅合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：si：6-8wt.％、fe：≤0.2wt.％、mn：0.3-0.5wt.％、mg：0.1-0.25wt.％、cu：0.1-0.15wt.％、cr：0.05-0.15wt.％、sr：0.05wt.％、ti：0.01-0.2wt.％，其他不可避免的杂质元素综合不大于0.25wt.％，余量为al。
3.根据权利要求1所述免热处理铸造铝硅合金材料，其特征在于，包括以下质量百分比的各组分：si：7-8wt.％、fe：≤0.15wt.％、mn：0.3-0.45wt.％、mg：0.15-0.25wt.％、cu：0.1wt.％、cr：0.1-0.15wt.％、sr：0.05wt.％、ti：0.01-0.2wt.％，其他不可避免的杂质元素综合不大于0.25wt.％，余量为al。
4.根据权利要求1-3任一项所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述原料分别为工业纯铝锭、工业硅或铝硅中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝铜中间合金、铝铬中间合金、金属铁或铝铁中间合金、铝锶中间合金、细化剂tcb。
6.根据权利要求5所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)先加入工业纯铝锭，待其完全熔化后，再加入除铝锶中间合金和细化剂tcb以外的其他原料，保温10-30min待原料充分熔化，再加入铝锶中间合金，保温10-30min，最后加入细化剂tcb。
7.根据权利要求4所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼温度为720℃-760℃。
8.根据权利要求4所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述精炼剂的加入量为熔融铝液质量的0.5-3％。
9.根据权利要求4所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述静置时间为10-30min。
10.根据权利要求4所述免热处理铸造铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，通过分析步骤(1)所述熔融铝液的化学成分是否符合要求，并根据所述化学成分确定调整方案，得到化学成分合格的熔融铝液。
