[發(fā)明專利]采用TiN及BeH2粉末處理的鋁合金及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110435467.5
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102660693A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張可中;門三泉;車云;陳新孟
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州華科鋁材料工程技術(shù)研究有限公司
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C21/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鋁合金，還涉及其制備方法。

背景技術(shù)

當(dāng)Al-Mg-Si-Cu系鋁合金中由于成分和澆注工藝不當(dāng)，容易形成高硬度化合物。尤其對于含硅量小于12％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，Mn+Fe的含量高于0.8％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，非常容易生成Al₁₂Si(FeMn)₃化合物。由于該鋁合金成形后的硬度較高，機(jī)械加工時刀具磨損嚴(yán)重，加工后的表面肉眼可見鼓起的白亮色硬質(zhì)點，顯微觀察硬質(zhì)點呈骨骼狀或不規(guī)則顆粒狀。經(jīng)能譜成分測定這種硬質(zhì)點的成分組成為Al-Si-Mn-Fe，其形態(tài)極易與合金中初晶硅相混淆。當(dāng)具有這種硬質(zhì)點化合物的鋁合金成形后的零件，不僅加工性差，而且嚴(yán)重影響加工表面的粗糙度和陽極化膜的質(zhì)量。

鈦在鋁合金中因形成金屬間化合物成為有效異質(zhì)結(jié)晶核，并有抑制固溶體晶粒成長的作用而使晶粒細(xì)化。但傳統(tǒng)添加方法是采用Al-Ti中間合金或Al-Ti-B中間合金或Ti和B的熔劑直接添加到鋁合金液中去的。

由于合金成分或化合物中密度大的成分會沉淀于鑄件下部，密度小的成分上浮于上部。例如為了細(xì)化晶粒而添加Ti這種難熔金屬與Al形成高熔點的片狀化合物Al₃Ti會較早的從合金液中結(jié)晶出來，當(dāng)長成較大時就容易下沉產(chǎn)生局部規(guī)程的密度偏析，偏析較嚴(yán)重時可在鑄件斷口上看到表面平整的白亮灰的化合物，過共晶的Al-Si鋁合金中粗大的初生硅由于密度較小也容易形成偏析。

另外當(dāng)這種合金液在澆注前由于攪拌不均勻而引起共晶偏析，在共晶硅集中處，硬度高脆性大，加工刀具磨損大；共晶硅少的部位形成α(Al)固溶體軟點，強(qiáng)度低，加工時不僅粘刀，惡化加工性能，在切削力的作用下會使α(Al)固溶體變形導(dǎo)致加工面出現(xiàn)白斑。

同時，在采用這種鋁合金進(jìn)行鑄造時，鑄造完成的鑄件中常出現(xiàn)各種夾雜，主要有氧化物夾雜、造型材料和熔劑夾渣等。其中，以鋁氧化物夾雜最為普遍。尤其在含Mg的鋁合金中，多數(shù)夾雜為氧化鋁和氧化鎂的混合物，所以在鋁合金熔煉過程中，氧化物夾雜的含量是反映鋁液冶金質(zhì)量的重要標(biāo)質(zhì)之一。

Be在鋁合金的熔煉鑄造中可防止鎂元素的氧化、燒損、吸氣，提高合金的冶金質(zhì)量及表面氧化膜的致密度，還能與雜質(zhì)Fe形成化合物，使針狀鐵變?yōu)閳F(tuán)粒狀，還可防止?jié)沧r鑄件與模型的反沖。但Al-Be中間合金價格昂貴，而且熔煉這種中間合金對人體的危害較大。

由此可見：目前的鋁合金材料除了熔鑄大型錠坯時的成形性能較差外，大型錠坯在熱處理過程的淬透性不高、耐回火性較差和不能滿足更高的力學(xué)性能要求或某些特殊性能(如耐熱、耐蝕)等，也是重大缺陷。這些缺陷使其在工程技術(shù)領(lǐng)域替代鋼制品等重強(qiáng)材料和結(jié)構(gòu)的進(jìn)程中形成了難以跨越的技術(shù)斷點。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種采用TiN及BeH₂粉末處理的鋁合金及其制備方法，能夠克服現(xiàn)有鋁合金性能的不足，提高其強(qiáng)韌性、成形性和淬透性，為高效深加工提供高端基材。

一種采用TiN及BeH₂粉末處理的鋁合金，其特征在于以質(zhì)量百分比計，包括0.4～0.8％的Si，小于等于0.7％的Fe，0.15～0.4％的Cu，小于等于0.15％的Mn，0.04～0.35％的Cr，0.8～1.2％的Mg，小于等于0.25％的Zn，1.0～2.0％的Ti，0.29～0.58％的N和0.19～0.38％的Be，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，單一雜質(zhì)的含量不超過總質(zhì)量百分比的0.05％，雜質(zhì)總含量不超過總質(zhì)量百分比的0.15％。

一種制備所述的采用TiN及BeH₂粉末處理的鋁合金的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將鋁錠加入熔煉爐中加熱使之完全熔化，然后按配方加入總產(chǎn)品質(zhì)量百分比0.4～0.8％的Si，小于等于0.7％的Fe，0.15～0.4％的Cu，小于等于0.15％的Mn，0.04～0.35％的Cr，0.8～1.2％的Mg，小于等于0.25％的Zn和小于等于0.15％的Ti，完全溶解和熔化；所述熔化過程在封閉環(huán)境內(nèi)完成；

步驟2：在700～1000℃下保溫，得到合金熔體；