[發(fā)明專利]由含鎂的鋁基合金制成的結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780050147.X
• 申請(qǐng)日: 2007-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN101583730A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧列格·弗拉基米羅維奇·阿尼西莫夫;阿納托利·弗拉基米羅維奇·波波夫;尼古拉·尼古拉耶維奇·斯卡爾金;謝爾蓋·謝苗諾維奇·特卡喬夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 先進(jìn)合金有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22F1/047;C22C21/06
• 代理公司: 北京三幸商標(biāo)專利事務(wù)所
• 代理人: 劉激揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造和軋制工程。用于汽車工業(yè)的結(jié)構(gòu)材料的現(xiàn) 有生產(chǎn)方法一般基于由含鎂、鋰、鋅等的鋁基合金生產(chǎn)鑄錠并對(duì) 其進(jìn)行軋制的傳統(tǒng)方法。

背景技術(shù)

用于汽車工業(yè)的結(jié)構(gòu)材料的首要需求是需要保持其極限應(yīng)力 在300～400Mpa內(nèi)，相對(duì)伸長(zhǎng)在30％～40％，密度不超過2.65g/cm³， 良好的可焊性以及耐腐蝕性。

目前不存在滿足這些要求的合金。所需密度的現(xiàn)有鋰合金不 適于以上目的，因?yàn)閺?qiáng)度和可塑性不夠，以及其較差的可焊性， 所有其它合金也因?yàn)轭愃圃蚨贿m合。含鎂合金能軋制成十分 堅(jiān)固的產(chǎn)品，但只有該合金含有超過9％的鎂，才能滿足其密度要 求。迄今為止，還沒有開發(fā)出由含有超過5％或6％的鎂的合金制 造軋制材的方法。

現(xiàn)有技術(shù)已知鋁基合金AMG5(GOST標(biāo)準(zhǔn)478961)和它的生產(chǎn) 方法。該現(xiàn)有技術(shù)合金具有以下化學(xué)組成(重量百分比)：

鎂????4.8～5.5

錳????0.3～0.6

鈦????0.1～0.2

鐵????0.5～0.6

硅????0.1～0.2

鋁????-余量。

由AMG5合金制造的軋制材廣泛用于飛機(jī)和造船工業(yè)，其通 過S.N?Cherniak，V.I.Karasevich和P.A.Kovalenko的“Foil?Manufacturing”， Metallurgia?Publishers，Moscow，1968中詳細(xì)描述的傳統(tǒng)方法制得。由 AMG5合金通過半連續(xù)方法生產(chǎn)鑄錠。因此，鑄錠基體內(nèi)對(duì)鎂溶 解度有天然限制。過多的鎂在顆粒周圍形成阻滯它的易碎的共晶 物，其決定了鑄錠和合金的最終可塑性。另外，多晶結(jié)構(gòu)的拋物 線狀的凝固界面是沒有均勻晶體取向的原因，即在宏觀和微觀水 平上整個(gè)鑄錠內(nèi)的可塑性不同。通常，因?yàn)檫@個(gè)原因可塑性減少 至少一半。合金的可塑性的特征在于相對(duì)伸長(zhǎng)最高為4％～6％，這 是一個(gè)明顯不滿足汽車工業(yè)需要的數(shù)字。

生產(chǎn)與本發(fā)明化學(xué)組成非常相關(guān)的AL8和AL27合金(GOST 標(biāo)準(zhǔn)2695-75)的方法適于生產(chǎn)耐腐蝕鑄件，該鑄件可進(jìn)行熱處理 來改善它們的強(qiáng)度。然而，這些方法僅可用于由以上合金來制造 鑄錠。另外，原則上，它們不能用于由包含約10％鎂的合金來制 造可塑鑄錠，為此它們被歸類為鑄造方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是開發(fā)一種由包含9％～11％的鎂的鋁基合金生產(chǎn) 結(jié)構(gòu)材料的方法，其包括鑄造鑄錠，對(duì)該鑄錠進(jìn)行熱處理，并軋 制該鑄錠，從而改善軋制材的強(qiáng)度和可塑性以及用于生產(chǎn)片材的 方法的質(zhì)量。

該目的通過開發(fā)一種由包含9％～11％的鎂的鋁基合金生產(chǎn)結(jié) 構(gòu)材料的方法達(dá)成，所述方法包括生產(chǎn)鑄錠，對(duì)其進(jìn)行熱處理， 并軋制含鎂、錳和鈦的該鑄錠，其中通過以以下成分比例(重量百 分比)向其中再加入鋯、鈷、鈹和硼來改善合金的機(jī)械性能：

鎂????9.0～11.0

鋯????0.15～0.2

鈷????0.01～0.001

鈹????0.001～0.02

鋁????-余量。

在等于12～15秒/kg的熔體存在時(shí)間內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)模具內(nèi)220～250 的引力因子下進(jìn)行凝固。根據(jù)以下算法進(jìn)行熱處理和軋制：

(a)依據(jù)其尺寸，在340℃～380℃的溫度下加熱鑄錠2～4小時(shí) 用于熱軋制；

(b)在其340℃～380℃的初始溫度下熱軋鑄錠至4～8mm厚度， 每個(gè)周期變形最多30％。半成品軋制材的最終軋制溫度必須在 310℃～330℃內(nèi)；

(c)下一階段，半成品軋制材以最多50％的變形冷軋，軋制與 310℃～390℃溫度下0.5～2.0小時(shí)的中間退火交替進(jìn)行，直至達(dá)到 0.5～2.0mm的所需厚度；以及

(d)最后在400℃～450℃的溫度下使軋制材退火5～40分鐘。

要求保護(hù)的方法是基于在強(qiáng)引力場(chǎng)內(nèi)熔體的凝固的新的物理 現(xiàn)象的應(yīng)用。通常，這類場(chǎng)的效果如下：

(a)在任意的多組分熔體內(nèi)加強(qiáng)擴(kuò)散過程，得到侵入-置換型固 溶體，由該固溶體只能恢復(fù)最小量的共晶體。另外，已經(jīng)形成的 共晶體的體積最小化，并凝固成不阻礙基體顆粒的單獨(dú)結(jié)合體； 并且