[發(fā)明專利]一種用超聲波震蕩鑄造制備高強(qiáng)可溶解鋁合金材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810332476.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108265212B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫良;黨墨含;趙飛;高倩;雷書賓;周勇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/02;C22B9/02
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

一種用超聲波震蕩鑄造制備高強(qiáng)可溶解鋁合金材料的方法，利用超聲波對熔體進(jìn)行震蕩細(xì)化以及在熔體澆注凝固過程中利用超聲波對鋁合金晶粒進(jìn)一步細(xì)化制備出高強(qiáng)可溶解鋁合金材料的方法。所述的利用超聲波制備出高強(qiáng)可溶解鋁合金材料中Al含量為50?98wt.%，Zn含量為1?30wt.%，Sn含量為0.1?10wt.%，Ga含量為0.1?5wt.%，In含量為0.1?5wt.%。本發(fā)明通過在制備高強(qiáng)可溶解鋁合金的熔體中加入超聲波對熔體進(jìn)行震蕩處理，并在隨后的熔體澆鑄凝固過程中利用超聲波對鋁合金晶粒進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化。經(jīng)過本發(fā)明處理后的可溶解鋁合金組織更為細(xì)化并具有優(yōu)良的力學(xué)性能和機(jī)械性能，能夠獲得一種高強(qiáng)可溶解鋁合金材料，使其在工程領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用超聲波震蕩鑄造制備高強(qiáng)可溶解鋁合金材料的方法。

背景技術(shù)

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度低、強(qiáng)度高、塑性好，可加工成各種型材，并具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，因此在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。

近年來，可溶解鋁合金材料由于其具有良好的力學(xué)性能及較低的成本，使其在油田上的應(yīng)用受到了越來越廣泛的關(guān)注。在油氣田的增效開采技術(shù)中，需要采用壓裂球和橋塞等工具對不同作業(yè)層的施工管柱進(jìn)行封堵，由于普通合金制成的壓裂球等工具如果滯留井中會延長施工周期，提高施工成本，而利用可溶解鋁合金制成的壓裂球等工具由于其具有良好的溶解性，提高了油氣田的開采率，同時也降低了成本。

為了獲得高強(qiáng)可溶解鋁合金材料，在鑄造過程中施加超聲波處理是一種新的既環(huán)保又安全的技術(shù)。在金屬或合金的凝固過程中施加震蕩，能夠細(xì)化晶粒，有效的提高其組織結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能。

目前尚未有系統(tǒng)地通過向Al-Zn-Sn-Ga-In合金中施加超聲波處理以獲得高強(qiáng)可溶解鋁合金的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用超聲波震蕩鑄造制備高強(qiáng)可溶解鋁合金材料的方法，即在制備高強(qiáng)可溶解鋁合金的熔體中加入超聲波對熔體進(jìn)行震蕩處理，并在隨后的熔體澆注凝固過程中利用超聲波對鋁合金晶粒進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，使所制備的可溶解鋁合金材料具有良好的力學(xué)性能和機(jī)械性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用超聲波震蕩鑄造制備高強(qiáng)可溶解鋁合金材料的方法，其特征在于，可溶解鋁合金材料中Al含量為50-98wt.%，Zn含量為1-30wt.%，Sn含量為0.1-10wt.%，Ga含量為0.1-5wt.%，In含量為0.1-5wt.%，具體制備工藝如下：

1）將純度99.99%的鋁錠放入井式電阻爐中，熔煉溫度范圍為680-800℃，使之熔融成為鋁液；

2）向熔融的鋁液中按上述質(zhì)量百分比依次加入Zn、Sn、Ga、In等元素并充分?jǐn)嚢瑁?80-800℃下保溫靜置1-2h，使之成為均勻鋁合金熔體；

3）去除熔體表面的浮渣，在超聲波功率為200W-1000W和超聲波頻率為20kHz-50kHz條件下，將超聲波變幅桿插入到保溫靜置并去除浮渣后的鋁合金熔體中，深度2-5cm處對鋁合金熔體進(jìn)行震蕩處理50s-120s，得到超聲波處理后的鋁合金熔體；

4）將超聲波變幅桿作用在鑄型的側(cè)方和底部，并將去除浮渣后的鋁合金熔體澆注到預(yù)熱好的石墨鑄型中，在超聲波功率為200W-1000W和超聲波頻率為20kHz-50kHz條件下，從不同方向分別對澆注過程進(jìn)行超聲波處理，對鋁合金晶粒進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，得到一種高強(qiáng)可溶解鋁合金材料。

本發(fā)明的有益效果：

1）本發(fā)明在制備高強(qiáng)可溶解鋁合金的熔體中加入超聲波對熔體進(jìn)行震蕩處理，能夠細(xì)化可溶解鋁合金的鑄造顯微組織，并在隨后的熔體澆注凝固過程中利用超聲波對鋁合金晶粒進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，能夠提高可溶解鋁合金的力學(xué)性能和機(jī)械性能，從而獲得一種高強(qiáng)可溶解鋁合金材料。