[發明專利]一種添加Al-3Ti-1B中間合金的鑄造Al-10Mg鋁鎂合金及其生產工藝

在審

• 申請號: 201410291194.5
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN105220033A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 周雪
• 申請（專利權）人: 周雪
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22C1/03
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種Al-10Mg鋁鎂合金及其生產工藝，特備涉及一種添加Al-3Ti-1B中間合金的鑄造Al-10Mg鋁鎂合金及其生產工藝。

背景技術

鋁合金是一種較年輕的金屬材料，在20世紀初才開始工業應用。第二次世界大戰期間，鋁材主要用于制造軍用飛機。戰后，由于軍事工業對鋁材的需求量驟減，鋁工業界便著手開發民用鋁合金，使其應用范圍由航空工業擴展到建筑業、容器包裝業、交通運輸業、電力和電子工業、機械制造業和石油化工等國民經濟各部門，應用到人們的日常生活當中。現在，鋁材的用量之多，范圍之廣，僅次于鋼鐵，成為第二大金屬材料。

1、高強度鑄造鋁合金和變形鋁合金

一般鑄造鋁合金包括AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系4個系列，其中以AlCu系和AlZn系鋁合金的強度最高，但多數在200Mpa～300Mpa之間，高于400Mpa的只有AlCu系的少數幾個牌號，但因采用精鋁基體且加入貴重元素，制造成本很高；AlZn系鑄造合金的耐熱性能很差。因此，一般鑄造鋁合金與變形鋁合金相比因強韌性稍遜使其應用范圍受到較大的限制。許多重要用途如特種重載車負重輪、航空用鋁合金等多采用變形鋁合金，而不是鑄造鋁合金。變形鋁合金通過擠壓、軋制、鍛造等手段減少了缺陷，細化了晶粒，提高了致密度，因而具有很高的強度、優良的韌性以及良好的使用性能。但是，對設備和工裝模具要求高，工序多，因此變形鋁合金生產周期長、成本很高。與變形鋁合金相比，鑄造鋁合金具有價格低廉、組織各向同性、可以獲得特殊的組織、易于生產形狀復雜的零件、可以小批量生產也可以大批量生產等諸多優點。因此，開發出能夠替代部分變形鋁合金的高強韌鑄造鋁合金材料及其鑄造成形工藝，可以達到以鑄代鍛、縮短制造周期、降低制造成本的目的，具有重要的理論意義和重大的實際應用價值。

在高強韌鑄造鋁合金的發展過程中，法國于20世紀初研制成功的A-U5GT占有重要的地位，在目前具有代表性的高強韌鑄造鋁合金中它的歷史最久、應用最為廣泛。我國目前沒有與它對應的牌號。

2、高溫鋁合金

高溫合金又稱耐熱高強合金、熱強合金或超合金，是在20世紀40年代隨著航空渦輪發動機的出現發展起來的一種重要金屬材料，能在高溫氧化氣氛和燃氣腐蝕條件下長期承受較大的工作負荷，主要用于燃氣輪機的熱端部件，是航空航天、艦船、發電、石油化工和交通運輸工業的重要結構材料。其中有些合金亦可用于生物工程作骨科和齒科材料。

常用的高溫合金包括鎳基、鐵基和鈷基合金，能在600～1100℃高溫環境下工作；而耐熱鋁合金則是冷戰期間發展起來的。耐熱高強鋁合金適于在400℃以下的熱環境中長期承受較大的工作載荷，在航空航天、重工機械等領域得到越來越多的應用。除航空渦輪發動機、燃氣輪機等直接與高溫燃氣接觸的部件之外，其余高溫高壓強動力部件均可采用耐熱高強鋁合金鑄造。

由于鋁合金比較容易加工，隨著加工技術水平的提高，在強度滿足要求的情況下，人們越來越多地采用變形鋁合金替代鑄造鋁合金。因此耐熱高強鋁合金又分為鑄造用合金和變形用合金兩大類。

而在國民經濟和國防現代化建設和發展中具有廣泛用途和極光明前景的耐熱高強變形鋁合金，國內外文獻中報導較少，已知的2219、2A02、2A04、2A06、2A10、2A11、2A12、2A14、2A16、2A17、2A50、2A70、2A80等2XXX系變形鋁合金及7A04等7XXX系變形鋁合金，在250℃以上溫度下強度多數小于100Mpa，而其主要合金元素除Cu、Mn外，都是以Si、Mg、Zn作為主微合金化元素，而不添加這幾種元素、且250℃以上溫度下強度在150Mpa以上的耐熱高強變形鋁合金材料未見報導。

3、鋁合金的變質處理

熔體的高質化處理是鋁合金熔煉的核心環節和追求目標，同時是獲得優質鋁合金材料的基礎和前提。高質化處理主要包括兩個方面：一是純凈化，二是結構單元細化及均勻化。前者主要是采取把雜質固態化濾除和“以氣除氣”的方法降低熔體雜質和氫含量，工藝過程會產生廢渣和廢氣；后者通常稱為變質處理，是以添加劑或機械、物理方法使構成鋁合金熔體及固溶體的基本單元--結晶體--的尺寸變得盡可能小、分布盡可能均勻，因添加劑進入合金熔體，成為合金的有效成份，因而過程中不產生廢渣和廢氣。變質處理特別是使用高效變質劑是調整鋁合金鑄態組織的根本手段。而合金的制備工藝對合金性質有著重大影響，然后現在技術在制備合金時，得到的合金性質都不盡如人意。

發明內容