[發(fā)明專利]新型高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711273974.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN108103368A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱豐;李強(qiáng);姜啟川;常芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/02
• 分類號(hào): C22C21/02;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明涉及新型高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金及制備方法，包括以下四個(gè)步驟：(1)鋁合金配比及熔煉；(2)鋁合金精煉；(3)微量納米顆粒強(qiáng)化鋁合金；(4)鋁合金鑄造成型。本發(fā)明涉及的技術(shù)方案是通過(guò)鋁合金成分設(shè)計(jì)、熔煉、精煉，隨后加入微量的納米TiB2、NbB2、TiC顆粒強(qiáng)化鋁合金，并嚴(yán)格控制Fe、Ti、Zn雜質(zhì)元素的含量，制備一種新型不熱處理的高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金。經(jīng)過(guò)本工藝制備的鑄態(tài)鋁合金表現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)度和塑性。該產(chǎn)品可用于制備大型鋁合金結(jié)構(gòu)件，不經(jīng)過(guò)熱處理，大量節(jié)省熱處理時(shí)和熱處理后校正所需的工裝、工時(shí)、人工，減少能源能耗，簡(jiǎn)化鋁合金結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)工藝流程、降低制備成本，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金加工和制備領(lǐng)域，具體涉及一種新型高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金及制備方法。

背景技術(shù)

目前，隨著我國(guó)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，追求更輕、更快、更環(huán)保的理念逐漸成為汽車行業(yè)的核心戰(zhàn)略目標(biāo)。汽車自主創(chuàng)新迫切需要先進(jìn)、輕量化、高強(qiáng)韌性的汽車關(guān)鍵零部件的材料和制造技術(shù)。而目前，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)中，大部分白車身為鋼材。鋼材雖然具有強(qiáng)度高，耐沖擊性能較好等特點(diǎn)，但其密度較大，難以實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化。而鋁合金作為一種密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性較好的合金，將逐漸代替部分鋼材沖壓件，成為輕量化發(fā)展的重要組成部分。使用鋁合金來(lái)代替鋼材，最多可以使整體車身減重將近50％。所以，鋁合金結(jié)構(gòu)件及其材質(zhì)的生產(chǎn)和研發(fā)，尤其是大型復(fù)雜鋁合金結(jié)構(gòu)件及其材質(zhì)的研發(fā)至關(guān)重要，關(guān)系到乘用車輕量化發(fā)展進(jìn)程、技術(shù)創(chuàng)新及輕量化的成敗，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。部分前期研發(fā)可應(yīng)用于乘用車的大型復(fù)雜鋁合金結(jié)構(gòu)件多為壓鑄件，一般壓鑄件無(wú)法熱處理，因此強(qiáng)度較低、塑性差，無(wú)法滿足車身結(jié)構(gòu)件所需的塑性以及安全性的要求。其他的鑄造方法如真空壓鑄件、低壓鑄造件和傾轉(zhuǎn)鑄造件，盡管這幾種方法可以熱處理，但是后續(xù)熱處理過(guò)程較為復(fù)雜，且高溫下熱處理鋁合金的變形嚴(yán)重，后續(xù)還需對(duì)熱處理后鋁合金結(jié)構(gòu)件進(jìn)行校正，也會(huì)進(jìn)一步增加對(duì)能耗、工裝、工時(shí)、人工的要求，延長(zhǎng)了制造周期，增加了制造成本。基于以上原因，目前的汽車制造產(chǎn)業(yè)急需一種新型的無(wú)需后續(xù)熱處理的高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金。納米TiB2、NbB2、TiC陶瓷顆粒具有高熔點(diǎn)、高硬度、很好的耐腐蝕性以及很高的電導(dǎo)率等特點(diǎn)，且尺寸小，數(shù)量多，經(jīng)過(guò)陶瓷顆粒強(qiáng)化的鋁合金材料其強(qiáng)度、塑性都有明顯的提高。較低的陶瓷顆粒含量即可獲得很好的強(qiáng)化效果，這也使得制備過(guò)程簡(jiǎn)便，成本易于控制。經(jīng)過(guò)納米顆粒強(qiáng)化的鑄態(tài)鋁合金可以直接用于結(jié)構(gòu)件的制備，不需要任何后續(xù)熱處理工藝，大幅簡(jiǎn)化鋁合金的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明涉及的技術(shù)方案是通過(guò)鋁合金成分設(shè)計(jì)、熔煉、精煉，隨后加入納米陶瓷顆粒強(qiáng)化鋁合金，同時(shí)嚴(yán)格控制Fe、Ti、Zn雜質(zhì)元素的含量，制備一種新型不經(jīng)熱處理的高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金。經(jīng)過(guò)本專利涉及的制備方法制備的鋁合金的強(qiáng)度和塑性有較大程度的提高，本方案可以避免大型鋁合金構(gòu)件熱處理工藝，大量節(jié)省熱處理和熱處理后校正所需的工裝、工時(shí)、人工，同時(shí)減少能源能耗，對(duì)于簡(jiǎn)化合金生產(chǎn)工藝、降低成本具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種新型高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金及制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種新型高強(qiáng)韌鑄態(tài)鋁合金及制備方法，包括以下步驟：

(1)步驟一、鋁合金配比及熔煉：

以純鋁、Al-Si12中間合金、純鎂、純銅為原料備料。

按照鋁合金的成分為：Si：9.30wt.％～10.5wt.％；Mg：0.39wt.％～2.70wt.％；Cu：0.00wt.％～1.00wt.％；Zn：≤0.15wt.％；Ti：≤0.10wt.％；Fe：≤0.10wt.％；余量為Al，配制鋁合金。將配制鋁合金的原料一起加入到干燥的熔煉爐中，加熱到溫度為1003-1023K條件下熔煉0.5h～1h，得到鋁合金熔液；