[發明專利]一種調控Al?La合金抗拉強度和塑性的方法

在審

• 申請號: 201710159677.3
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106906386A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 劉建華;何楊;鄧振強;閆柏軍
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/02;C22F1/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及一種調控Al?La合金抗拉強度和塑性的方法，屬于稀土合金技術領域。所述方法控制金屬Al和金屬La的比例，在熔煉爐內經預定熔煉溫度熔化后，使Al?La合金中La的含量為8wt％?11wt％；經攪拌使金屬Al和La之間相互充分溶解，以使冷卻后的Al?La合金凝固組織為α?Al+Al₁₁La₃共晶相和初生α?Al相，其中初生α?Al相含量為5％?30％；在Al?La合金進行拉拔加工時，控制拉拔加工溫度在200℃?300℃。通過成分、凝固組織和工作溫度的控制，綜合改善Al?La合金力學性能，有利于Al?La合金線的生產，進而促進Al?La合金線的開發和應用推廣。

技術領域

本發明涉及一種稀土合金技術領域，具體涉及一種調控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法。

背景技術

稀土La是鋼鐵材料中常用的添加劑，具有細化凝固組織，凈化鋼液，提高材料抗氧化性能等作用。但是冶煉添加過程中，稀土La在高溫條件下極易氧化燒損，導致實際收得率很低。由于Al的抗氧化能力強，倘若采用向鋼中同時添加Al和La的方法可以有效降低La的氧化燒損。特別是針對高鋁鋼而言，這樣的方法不僅添加了合金原料，同時降低了稀土La的燒損。因此，工業上采用添加鋁基二元稀土合金Al-La合金的方法代替直接添加稀土La。

目前，現有Al-La合金產品以金屬塊和金屬錠為主。在實際使用過程中，為方便Al-La合金的運輸、添加和儲存，一種主要的可行方法是將Al-La合金加工成線型材料。線型材料生產過程中的拉拔性能與材料的塑性和抗拉強度密切相關。由于Al-La合金中La在Al基體中容易分布不均，并且形成許多大而脆的稀土金屬化合物，會導致材料的力學性能明顯降低。現有生產工藝方法生產的Al-La合金塑性差，不易拉拔，并且合金中大量存在脆性稀土金屬相，拉拔過程中極易出現斷絲現象，嚴重影響Al-La合金線的生產。因此，提出一種調控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法，對未來Al-La合金線的生產、應用和推廣具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于解決現有生產工藝方法生產的Al-La合金塑性差，不易拉拔，并且合金中大量存在脆性稀土金屬相，拉拔過程中極易出現斷絲現象，嚴重影響Al-La合金線的生產的不足問題，提供一種調控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法，通過成分、凝固組織和工作溫度的控制，綜合改善Al-La合金力學性能，有利于Al-La合金線的生產，進而促進Al-La合金線的開發和應用推廣。

一種調控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法，其特征在于，采用金屬Al和金屬La為原料，經真空熔煉、攪拌、拉拔等工藝制備成品Al-La合金。所述金屬Al中Al的含量≥99％，金屬La中La的含量≥95％，金屬Al和金屬La的質量比為(7.2～10.4):1，控制金屬Al和金屬La的比例，在熔煉爐內經預定熔煉溫度熔化后，使所述Al-La合金中La的含量為8wt％-11wt％。經攪拌使金屬Al和La之間相互充分溶解，以使冷卻后的所述Al-La合金凝固組織為α-Al+Al₁₁La₃共晶相和初生α-Al相，其中所述初生α-Al相含量為5％-30％；該組織條件下可保證Al-La合金中擁有8wt％-11wt％La含量的同時仍具有斷面收縮率30％以上的良好塑性。

進一步，采用真空感應爐熔煉，控制真空度≤60Pa，盡可能降低冶煉過程中原料的氧化；

進一步，熔煉溫度≥930℃，達到熔煉溫度后，采用電磁攪拌工藝攪拌≥3min，使金屬Al和金屬La完全熔化并且相互充分溶解，進而最終成品Al-La合金凝固組織中無單相金屬La存在；

進一步，所述最終成品Al-La合金在進行拉拔加工時，控制工作溫度在200℃-300℃，該溫度范圍保證Al-La合金在拉拔過程中兼具斷面收縮率30％以上的良好塑性和60MPa以上的抗拉強度，有利于Al-La合金線的生產。