[發(fā)明專利]一種合金優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410509603.4
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN105525168A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊佳
• 申請（專利權(quán)）人: 楊佳
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/03
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務(wù)所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金優(yōu)化方法，屬于合金性能優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

Ａｌ－4.5Ｚｎ－1.0Ｍｇ－0.8Ｃｕ系合金是一種超高強變形鋁合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸和紡織等行業(yè)中，但對該系合金的鑄造性能及鑄態(tài)條件下的力學性能研究很少。ＲＥ作為一種表面活性元素，對鋁合金具有優(yōu)良的變質(zhì)作用，能夠細化合金晶粒，生成稀土化合物，有助于改善鋁合金的力學性能和鑄造性能。雖然國內(nèi)外對ＲＥ在鋁合金中的影響做了大量研究，但ＲＥ（Ｃｅ，Ｌａ）對鑄造Ａｌ－4.5Ｚｎ－1.0Ｍｇ－0.8Ｃｕ合金組織和性能影響的研究未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題：提供一種合金優(yōu)化方法，旨在提高合金的性能，降低生產(chǎn)成本，以滿足工業(yè)要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種合金優(yōu)化方法，合金采用質(zhì)量分數(shù)為99.99％以上的純Ａｌ，99.9％以上的工業(yè)純Ｍｇ，99.9％以上的工業(yè)純Ｚｎ，99.5％以上的工業(yè)純Ｃｕ和Ａｌ－１０ＲＥ中間合金為原料，采用金屬型鑄造設(shè)備制備合金，所述ＲＥ中Ｃｅ含量大于６５％，剩余未Ｌａ，所述ＲＥ質(zhì)量分數(shù)為0.12%。

采用石墨粘土坩堝在ＳＧ２－５－１２型坩堝電阻爐中進行熔煉，爐溫為８００℃；在７００～７１０℃加入Ｚｎ和Ｃｕ，靜置１０～１５ｍｉｎ；７３０～７４０℃精煉除氣，靜置５～１０ｍｉｎ；攪拌，打渣；之后在７３０℃加入Ｍｇ和Ａｌ－１０ＲＥ中間合金，靜置１０～１５ｍｉｎ；攪拌均勻，控溫

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明中ＲＥ能促進Ｍｇ和Ｚｎ在基體中的固溶，增強了固溶強化作用；ＲＥ主要偏聚在晶界和枝晶界處，以ＡｌＺｎ－ＭｇＣｕＲＥ相形式存在。加入少量ＲＥ后，ＡｌＺｎ－ＭｇＣｕＲＥ相呈點狀或短棒狀，加入過量ＲＥ后，ＡｌＺｎ－ＭｇＣｕＲＥ相呈粗大的塊狀。隨著ＲＥ加入量的增加，合金的抗拉強度和伸長率均呈先增大后減小的趨勢；加入0.12％的ＲＥ時，合金具有最優(yōu)的綜合力學性能。

具體實施方式：

實施例：

合金采用99.99％（質(zhì)量分數(shù)，下同）的純Ａｌ，99.9％的工業(yè)純Ｍｇ，99.9％的工業(yè)純Ｚｎ，99.5％的工業(yè)純Ｃｕ和Ａｌ－１０ＲＥ中間合金（ＲＥ中Ｃｅ含量大于６５％，Ｌａ余量）為原料，采用金屬型鑄造制備目標合金。合金的名義成分見表１。

采用石墨粘土坩堝在ＳＧ２－５－１２型坩堝電阻爐中進行熔煉，爐溫為８００℃；７００～７１０℃加入Ｚｎ和Ｃｕ，靜置１０～１５ｍｉｎ；７３０～７４０℃精煉除氣（精煉劑為商用精煉劑），靜置５～１０ｍｉｎ；攪拌，打渣；之后在７３０℃加入Ｍｇ和Ａｌ－１０ＲＥ中間合金，靜置１０～１５ｍｉｎ；攪拌均勻，控溫，在７２０～７３０℃澆注拉伸試棒。拉伸試棒尺寸為１２ｍｍ，毛坯狀態(tài)，應(yīng)保證試棒圓整光滑，表面無毛刺飛邊等。在ＣＭＴ５１０５型電子萬能材料試驗機上進行拉伸性能測試，拉伸速率為４ｍｍ／ｍｉｎ。

表2為ＲＥ對Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ合金拉伸性能的影響。可以看出，隨著ＲＥ含量的增加，合金的抗拉強度和伸長率均呈現(xiàn)先增加后減小的總體趨勢，但最高值出現(xiàn)的位置不同。加入0.12％的ＲＥ的合金抗拉強度最高，與未添加ＲＥ的合金相比，合金的抗拉強度σｂ由133ＭＰａ提高至186ＭＰａ，提高了40％左右；ＲＥ含量為0.1％的合金伸長率最高，與未添加ＲＥ的合金相比，合金的伸長率δ由4.66％提高至8.99％，提高了約100％。添加0.05％的ＲＥ可使合金的抗拉強度和伸長率分別提高至165ＭＰａ和7.58％，分別提高了25％和60％左右；之后隨ＲＥ量的增加，合金的抗拉強度和伸長率逐漸增大。但當ＲＥ加入量超過一定值后，合金的抗拉強度和塑性均會降低。當加入0.25％的ＲＥ時，合金的抗拉強度和伸長率分別降至154ＭＰａ和6.49％。ＲＥ含量為0.12％的合金具有最優(yōu)綜合力學性能，此時σｂ為186ＭＰａ，δ為8.73％。