[發明專利]一種添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工藝方法

在審

• 申請號: 201410512016.0
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN105525163A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 韓朔
• 申請（專利權）人: 韓朔
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;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

本發明屬于材料技術領域，特別是涉及一種添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工藝方法。

背景技術

隨著電力、電器用電需求的急劇增長，輸電線路已日益向高強度、高耐熱、高載電量方向發展，然而我國目前的輸電線路基本上仍是以應用最廣的普通架空鋁導線為主，由于這種導線強度低、耐熱性差，使用受到限制。高強耐熱鋁合金導線是一種具備較高強度和運行溫度的特種導線，但提升強度和耐熱性的同時勢必導致導電率的降低。添加微量稀土及Sc、Y元素是改善富鎂Al-Mg合金綜合性能的有效途徑。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工藝方法，力學性能、導電性能和耐熱性能綜合性更好，以克服現有技術問題的不足。

本發明采用的技術方案是：一種添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工藝方法，包括以下步驟：

（1）配料：硼化后質量分數為99.7％的工業純鋁，成分為：99.685%Al、0.020%B、0.067%Si、0.111%Fe、0.005%Mg、0.001%Cr、0.007%Ni、0.033%Ti、其余0.071，所需添加1.9%Mg、0.2%Y和0.12%Sc，Mg、Y和Sc為合金；

（2）熔煉鑄造：用剛玉坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度控制在780℃，700℃左右將含Mg、Y和Sc的合金壓入金屬液，攪拌三分鐘，精煉，扒渣后澆注到預熱至260℃左右的鋼模中成型。

所述步驟（2）中所采用Al-5%Sc、Al-10%Mg和Al-10%Y中間合金加入。

所述步驟（2）中采用六氯乙烷(C₂Cl₆)精煉。

本發明有益效果：與現有技術相比，效果如下：

在Al-Mg合金中加入定量稀土Y（0.2%）后，抗拉強度和耐熱性能升高。合金中加入Sc后，組織繼續細化，并形成Al₃Sc粒子分布于晶界處；當加入0.12%Sc時，合金綜合性能相對良好，抗拉強度達到141MPa，伸長率為36%，導電率為51.12IACS%，耐熱溫度為118℃；當加入0.18%Sc時，形成粗大Al₃Sc粒子并與其他稀土化合物相互交織在一起呈短柄或塊狀分布，將附近α-Al基體擠壓成層片狀，導致力學性能下降。

附圖說明

圖1為本發明的Al-Mg合金力學性能圖；

圖2為本發明的Al-Mg合金電學性能圖。

具體實施方式

一種添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工藝方法，包括以下步驟：

（1）配料：硼化后質量分數為99.7％的工業純鋁，成分為：99.685%Al、0.020%B、0.067%Si、0.111%Fe、0.005%Mg、0.001%Cr、0.007%Ni、0.033%Ti、其余0.071，所需添加1.9%Mg、0.2%Y和0.12%Sc，Mg、Y和Sc為合金；

（2）熔煉鑄造：用剛玉坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度控制在780℃，700℃左右將含Mg、Y和Sc的合金壓入金屬液，攪拌三分鐘，精煉，扒渣后澆注到預熱至260℃左右的鋼模中成型。

所述步驟（2）中所采用Al-5%Sc、Al-10%Mg和Al-10%Y中間合金加入。

所述步驟（2）中采用六氯乙烷(C₂Cl₆)精煉。

采用如下幾種配料進行鑄造合金，如表1所示。

采用上述一種添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工藝方法，可以得出不同稀土Y、Sc元素添加量Al-Mg合金力學及電學性能的影響，如圖1~圖2所示。由圖可以看出，加入定量Y后，各項性能得到提升；隨著稀土Sc含量的增加，抗拉強度及伸長率都呈先增后降趨勢，導電率降低；2號試樣有較好導電性能，導電率為51.57IACS%；4號試樣有較好綜合力學性能，抗拉強度達到141MPa，導電率為51.12IACS%，伸長率為36.5%。可見，適當添加量的稀土Y、Sc能夠在小幅度降低導電率的前提下，改善Al-Mg合金的力學性能。