[發明專利]一種Yb2O3增強的Al-Si-Zn系鋁合金的處理方法

在審

• 申請號: 201310442966.6
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103540813A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 李偉
• 申請（專利權）人: 李偉
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/06;C22F1/043
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及Al-Si-Zn系鋁合金領域，具體的說，是涉及一種高強度Al-Si-Zn系鋁合金的處理方法。

背景技術

Al-Si-Zn系合金硅含量低，具有優良的鑄造性和加工性，常溫穩定相Al₂Zn可經熱處理固溶到合金基體中，因此是一種可熱處理增強的鋁合金。經變質和熱處理后的Al-Si-Zn合金能獲得較好的力學性能，因此已經被越來越多的使用在工業機械裝置中。而工業機械裝置通常結構復雜，工作環境惡劣，特殊的工作環境對材料的性能提出了更高的要求，要有較好的鑄造及加工性能，在室溫和250℃的溫度區間內要有高的抗拉強度及延伸率，較好的導熱性。為了滿足這些使用要求，需要改善合金生產工藝，優化合金成分來進行優化處理。

有研究表明，在鋁硅合金中，稀土不僅能作為變質劑，而且能起到凈化合金液的作用。稀土元素化學性質活潑，能與合金液中的O₂、H₂、S元素等發生反應，從而降低合金液中的含氣量和含硫量，起到凈化合金液的作用。在一定的工藝條件下，用稀土對鋁合金液進行凈化處理，其凈化效果甚至超過常用的C₂Cl₆及無毒精煉劑。使用稀土對鋁合金液除氣，操作過程簡單平穩，不會出現合金液沸騰

鑄態Al-Si-Zn合金的力學性能較差，因此需要通過一定的手段改變合金的微觀組織形貌，對提高合金的力學性能有積極的作用。該合金是可熱處理增強的合金，通過進行熱處理使合金中的Al₂Zn相固溶到基體中，從而起到固溶強化的作用。目前對于Al-Si共晶組織的變質已經有不少研究，Sr對共晶Si的變質作用研究的較為成熟，目前應用到實際生產中的變質劑都或多或少的存在一定的問題，因此，仍然有必要繼續開發新的變質劑。稀土氧化物作為一種我國儲量較多的資源，理應得到更多的應用，并且現有的研究已經表明，稀土元素對Al-Si-Zn合金有變質作用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種高強度Al-Si-Zn系鋁合金的處理方法，使用該方法能夠明顯改善Al-Si-Zn系鋁合金的拉伸性能。

本發明采用的技術方案是：一種高強度Al-Si-Zn系鋁合金的處理方法，其特征是：所述Al-Si-Zn系鋁合金含有下述重量百分比的組分：0.1～1.0％的Yb₂O₃，6.0～8.0％的Si，2.0～5.0％的Zn，0.10～0.30％的Fe，0.01～0.1％的Cu，0.001～0.005％的Mg，0.001～0.005％的Mn，0.001～0.005％的Ti，以及不可避免的雜質，余量為鋁，所述的處理方法由合金制備步驟、變質處理步驟和最終熱處理步驟所組成；具體為，合金制備步驟：首先通過向Al-Si合金中加入純Al料和純Zn料混合配制，熔化澆注成合金板料；變質處理步驟：將制備好的合金板料放入電阻爐中熔化，加入變質劑并攪拌、保溫，除渣后澆注到金屬型中，所述的金屬型在澆注前進行預熱；最終熱處理步驟：將金屬型在進行固溶處理，保溫后水冷，再進行時效處理，保溫后空冷得到產品。

所述合金制備步驟中，通過向Al-Si合金中加入鋁含量為99.9％的純Al料和鋅含量為99.9％的純Zn料混合配制，在1000～1200℃熔化澆注成合金板料。

所述變質處理步驟中，將制備好的合金板料放入電阻爐中熔化，溫度維持在800～1000℃，熔化后加入變質劑并攪拌，所述的變質劑由質量比為1：3～5的Al粉和Yb₂O₃粉末均勻混合而成，加入后在800～900℃保溫，保溫時間為30～40min，除渣后在800～900℃澆注到金屬型中，所述的金屬型在澆注前預熱至100～150℃。

所述最終熱處理步驟中，將所述的金屬型在進行600～700℃進行固溶處理，保溫8～10h，水冷，再在200～300℃進行時效處理，保溫6～8h，最后空冷得到產品。

最終熱處理后所得到的Al-Si-Zn系鋁合金產品的常溫抗拉強度為350～400MPa，延伸率為11～13％。

本發明的優點是：通過稀土氧化物Yb₂O₃對Al-Si-Zn系鋁合金的變質作用，結合最終熱處理，改善了Al-Si-Zn系鋁合金的拉伸性能，顯著提高了合金抗拉強度和延伸率，具有成本低、操作簡便、生產周期短等特點。本發明產出的Al-Si-Zn系鋁合金作為產品，可以應用于航空、汽車等工業制造領域。

具體實施方式