摘要：汽车结构件用铝合金压铸件相比传统的铝合金压铸件，由于连接工艺、碰撞安全和整车耐久等需求，不仅要求具备良好的强度，还要求具备优良的韧性，因此长期以来均采用高真空压铸工艺，并结合高强韧的可热处理强化AlSi10MnMg合金来制造。然而，随着节能减排汽车的快速发展，铝合金压铸结构件的轻量化、集成化和大型化对压铸合金提出了很多新的性能要求，包括良好的铸造性能、流动性，以及无需热处理，在铸造态下就具备优异的强度与韧性等。本研究将目前的汽车结构件用非热处理压铸合金分为Al-Si系和Al-Mg系两大类，并对每种合金的化学成分、强化相组成、力学性能和铸造性能等进行了总结与分析。
关键词：压铸铝合金非热处理结构件
1前言
铝合金压铸件的商业化应用最早可以追溯到年，经历长达一个世纪的发展，目前超过半数的铝合金铸件均采用压铸工艺，其中车身结构件用的高强韧铝合金压铸件的发展始于年代，典型的案例为奥迪A8的全铝车身框架，其在车身的关键接头部位均应用了铝合金压铸件，这类车身结构件通常属于碰撞安全件，采用铆钉连接，需要压铸件在保持良好的强度的同时具备良好的韧性，因此相比传统压铸件，此类压铸件一方面采用高真空的压铸工艺来减少压铸件的气孔缺陷，另一方面则采用高强韧的压铸铝合金，来获得优异的综合力学性能。
长期以来，广泛应用的车身真空压铸结构件用压铸铝合金均是AlSi10MnMg合金，该合金的特点是控制低的Fe含量，同时提升Mn含量以改善粘模问题，低的Fe/Mn比例通过析出形成汉字状、星状或多面体状的α-Al(Fe,Mn)Si相，避免析出薄片状的β-AlFeSi相，从而获得良好的韧性。作为可热处理强化的压铸铝合金，通过调整Mg元素含量和热处理制度，可以获得不同强韧性匹配的压铸件材料力学性能。例如，某车型的真空压铸减震塔和扭转盒等零部件，采用0.25%~0.35%的Mg含量，结合T7热处理，可以获得屈服强度≥MPa，抗拉强度≥MPa，断后伸长率≥10%，极限尖冷弯角≥60°的性能要求，满足自冲铆接（SelfPiercingRivet,SPR）连接工艺和碰撞安全性能的要求。
表1AlSi10MnMg合金化学成分(质量分数)%
然而随着新能源汽车的快速发展，汽车结构件正迅速朝着集成化、轻量化、高效率的设计与制造方向发展，例如一体热冲压门环，一体压铸车身，一体压铸副车架等。对于汽车真空压铸结构件，AlSi10MnMg合金的热处理过程会导致压铸件出现变形与表面起泡的问题，特别是随着压铸件的不断大型化，后续整形难度以及报废率将大幅提升。因此，非热处理压铸铝合金材料一方面可以直接在铸态下使用规避上述问题，另一方面还可以降低零件制造成本，近年来其开发与应用逐渐成为研究热点。目前汽车结构件非热处理压铸铝合金的研究主要集中在Al-Si系和Al-Mg系两大类，本研究重点介绍此两类压铸合金的研究进展。
2Al-Si系非热处理压铸合金
表2列举了一些用于非热处理压铸结构件的合金名称及其化学成分。从Si含量来看可以分为高硅含量和低硅含量两大类，相比于热处理用压铸合金其Mg含量明显降低，甚至要求不含Mg。除此之外，此类合金仍具备高强韧性压铸合金的共性特征，即低的Fe含量，高的Mn含量，添加Sr元素对共晶硅进行变质处理等。
表2Al-Si系非热处理压铸合金化学成分(质量分数)%
Castasil37合金，即AlSi9MnMoZr，是莱茵菲尔德公司开发的一款非热处理压铸合金。该合金不含Mg，因此不具备时效硬化效应，同时增加了Mo和Zr来进行弥散强化。该合金Si含量与AlSi10MnMg合金接近，因此收缩率也基本一致，合金中Mg含量不同时，对铸件材料的屈服强度和断后伸长率会有一定的影响，因此生产中应注意控制Mg含量，该合金的力学性能和不同Mg含量的影响。然而基于莱茵菲尔德公司的研究，提高Mg元素的含量会影响铸件铸态下力学性能的热稳定性，表现为在一定温度环境下服役过程中屈服强度会逐渐增加，因此Castasil37将Mg元素含量上限定义为0.06%。
表3Castasil37的拉伸力学性能
注：F为铸造态。
Aural6合金，即.0，是麦格纳公司开发的一款非热处理压铸合金。该合金的化学成分与上述Castasil37十分相似，但是该合金不添加Mo和Zr，而是含有少量的Mg来获得一定的强化效果。因此，结合前文Mg元素含量对Castasil37性能影响的分析，该合金铸件力学性能的热稳定性也应该予以
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