【摘要】 本文通过热机械分析仪（TMA）研究真空压铸AlSi9Cu3合金热处理工艺，揭示T5/T6处理对导热系数、抗拉强度及尺寸稳定性的影响规律，提供薄壁压铸件强度与热性能平衡方案，助力汽车轻量化制造。

高压压铸（HPDC）作为轻量化制造的核心工艺，广泛用于生产薄壁复杂铝合金零件。但传统HPDC铸件内部孔隙缺陷限制了热处理强化潜力。​真空辅助高压压铸（VHPDC）​​ 通过减少气孔显著提升抗拉强度和尺寸精度，成为汽车轻量化零部件的优选工艺。

​AlSi9Cu3合金凭借优异的铸造性能和强重比，成为压铸行业关键材料。其成分中铜强化基体、铁改善脱模性、锰中和有害元素，但导热系数与力学性能的平衡仍是行业痛点。研究表明，​压铸铝合金热处理是突破该瓶颈的有效路径，尤其对提升汽车零部件的热稳定性和耐久性至关重要。

 

热处理核心挑战：起泡缺陷控制

高温固溶处理易引发铸件表面“起泡”缺陷。Lumley团队通过低温（<500℃）短时（15分钟）方案在实验室实现无起泡处理，但该参数难以满足量产稳定性需求——延长时间将导致成品变形风险及成本上升。

 

VHPDC工艺下热处理突破​

本研究通过热机械分析仪（TMA）​​ 结合力学测试，系统分析铸态（F）与不同热处理状态下AlSi9Cu3压铸合金**的性能演变：

关键工艺对比：​​

1.T5-2工艺（200℃×4h）​​

  • 导热系数：152.9W/(m·℃)
  • 抗拉强度(Rm)：327.9MPa
  • 屈服强度(Rp0.2)：214.3MPa
  • 延伸率：2.97%
    适用于需高尺寸稳定性的薄壁件

2.​T6-2工艺（480℃×30min+200℃×4h）​​

  • 导热系数：160.3W/(m·℃)（↑4.8%）
  • 抗拉强度(Rm)：接近T5-2
  • 屈服强度(Rp0.2)：248MPa（↑15.7%）
  • 延伸率：4.19%（↑41%）
    综合性能最优，适合高承载部件

 

工业应用价值​

通过真空压铸+定制热处理工艺链，成功实现：

✅ 抗拉强度≥320MPa

✅ 导热系数>150W/(m·℃)

✅ 尺寸变形率可控

为汽车轻量化零件提供兼具高导热性、高强度、高稳定性**的AlSi9Cu3解决方案。

 

参考文献：1.Zhang, L., Li, J. Investigating Thermal and Mechanical Characteristics of Die-Casting Aluminum Alloys: A Comprehensive Investigation via Thermal Analysis. Inter Metalcast (2024). https://doi.org/10.1007/s40962-024-01258-z.

 

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