[發(fā)明專利]一種添加Zr或Mg元素的2117鋁合金及其制備工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410303802.X
• 申請(qǐng)日: 2014-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN105568094A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何小紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 何小紅
• 主分類號(hào): C22C21/18
• 分類號(hào): C22C21/18;C22C1/03
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種2117鋁合金的制備工藝，特別涉及一種添加Zr或Mg元素的2117鋁合金及其制備工藝。

背景技術(shù)

鋁是地殼中分布最廣泛和蘊(yùn)藏量較大的有色金屬之一，自19世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)以來，由于具有一系列良好的綜合性能而被大量使用，目前是使用量?jī)H次于鋼鐵的金屬。Al的原子序數(shù)為13，原子量為26.9815，密度為2.7×103kg/m3（25℃），熔點(diǎn)為660.24℃，沸點(diǎn)為2467℃。純鋁是是一種具有銀白色金屬光澤的輕金屬，較軟，具有面心立方晶格（a=0.40486nm）結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。

鋁對(duì)光的反射性能良好，具有很好的導(dǎo)電性，是熱的良導(dǎo)體，純鋁有良好的延展性，耐蝕能力強(qiáng)且具有自療性。但純鋁的強(qiáng)度很低，不適于做結(jié)構(gòu)材料，退火的Al板，=80～100MPa。為了提高鋁的力學(xué)性能，在純鋁中加入某些合金元素，形成鋁合金。鋁合金仍然保持純鋁的密度小和耐蝕性能好的特點(diǎn)，且力學(xué)性能比純鋁高得多。根據(jù)合金的成分及加工工藝特點(diǎn)，可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩類。變形鋁合金塑性好，適于加工成型；鑄造鋁合金塑性差，不適于塑性加工，但其流動(dòng)性好，適合于鑄造。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種2117鋁合金的制備工藝，以通過添加Zr或Mg元素來提高2117鋁合金的性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種添加Zr或Mg元素的2117鋁合金，2117鋁合金中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-0.5%的Mg或0.01-0.05%的Zr。

Mg的最優(yōu)添加量為0.3%，Zr的最優(yōu)添加量為0.01-0.02%。

一種添加Zr或Mg元素的2117鋁合金的制備工藝，將稱量好的鋁放入坩堝內(nèi)，在井式電阻爐中加熱至熔化，用鈦棒除去鋁液表面的膜，待溫度升至780～800℃時(shí)，加入相應(yīng)的中間合金Al-Zr或Al-Mg，并攪拌3～5mi，靜置待溫度回升至800℃時(shí)，澆注在400℃左右預(yù)熱的模具中，冷卻后取出。

本發(fā)明的有益效果：

1.隨著Zr、Mg元素的加入，導(dǎo)電率逐漸下降，且Zr元素的影響更明顯。含0.01%Zr試樣的導(dǎo)電率為58.77%，大于58%IACS，滿足供電電纜要求；含0.1%Mg試樣的導(dǎo)電率為58.07%，大于58%IACS,滿足供電電纜要求；試樣Mg含量在0.3%時(shí)導(dǎo)電率下降趨勢(shì)緩慢；

2.隨著Zr、Mg元素含量的增加，抗拉強(qiáng)度不斷提高。Zr元素對(duì)室溫力學(xué)性能的提升不是特別明顯；Mg元素對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響特別明顯，當(dāng)Mg元素的含量為0.3%時(shí)，抗拉強(qiáng)度值有突變；

3.從宏觀鑄態(tài)組織可以觀察到，Zr、Mg元素的加入都可以細(xì)化晶粒，鑄態(tài)組織從柱狀晶變成了等軸晶，且Zr元素的細(xì)化效果更明顯；

4.通過能譜檢測(cè)可以看出：晶界處有Zr元素存在，晶粒內(nèi)部固溶Zr元素，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，提高力學(xué)性能；晶粒內(nèi)Zr元素含量較高，可能生成的粗大的初生Al3Zr相，該相對(duì)鋁合金性能有百害而無一利。雜質(zhì)元素Si可能形成三元化合物Al12Fe3Si，而雜質(zhì)元素Fe除了與Al和Si形成三元化合物Al12Fe3Si，也有可能生成AlFe相析出；

綜合考慮，含0.3%Mg的試樣綜合性能最好，而Zr元素對(duì)導(dǎo)電率影響明顯但對(duì)室溫力學(xué)性能影響不大，添加量不宜過高,應(yīng)控制在0.01～0.02%。

附圖說明

圖1為Zr加入量與試樣導(dǎo)電率的關(guān)系曲線；

圖2為Mg加入量與試樣導(dǎo)電率的關(guān)系曲線；

圖3為Zr加入量與試樣抗拉強(qiáng)度的關(guān)系曲線；

圖4為Mg加入量與試樣抗拉強(qiáng)度的關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式

由于Zr、Mg與鋁熔點(diǎn)相差較大，且Zr的閃燃點(diǎn)較低，直接加入易燒損，所以一般以中間合金的形式加入，為此必須配制中間合金。

為了便于計(jì)算稱量，確定制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的Al-Mg中間合金和5%的Al-Zr中間合金。中間合金的熔制過程如表1.1。

采用容量為50g的剛玉坩堝熔制合金，方便取出澆注后的剩渣，節(jié)約成本。試樣澆注的模具選用直徑為11mm長(zhǎng)為120mm的鋼管，便于取出試樣及試樣性能的測(cè)定。合金在井式電阻爐中熔煉，方便合金元素的添加及攪拌。