[發(fā)明專利]一種高硬度細(xì)晶稀土鋁合金材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010870938.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN112030047A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亨;唐鍇;王榮輝;王衛(wèi)國(guó);李明;吳玉程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/10
• 分類號(hào): C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/053
• 代理公司: 上海領(lǐng)洋專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31292
• 代理人: 章冬霞

本發(fā)明公開了一種高硬度細(xì)晶稀土鋁合金材料的制備方法，其特征在于包括如下質(zhì)量百分比的原料：鋅5.7～6.7wt%、鎂1.9～2.6wt%、銅2.0～2.6wt%，鈧0.18～0.2wt%，鋯0.1～0.12wt%，鋁含量為平衡余量；先將各種配料、覆蓋劑、模具預(yù)熱，然后設(shè)定熔煉爐目標(biāo)溫度后開始加熱，將預(yù)熱好的純鋁配料放入爐膛中，依次加入純銅、鋁鋯中間合金、鋁鈧中間合金、純鎂、純鋅配料以及六氯乙烷精煉劑，所有材料均用鋁箔紙包裹，經(jīng)攪拌、掏渣、澆鑄成型。本發(fā)明通過(guò)460℃～465℃，保溫24小時(shí)和480℃～485℃，保溫24小時(shí)的雙級(jí)均勻化處理后，其維氏硬度HV≥180，其抗拉強(qiáng)度σ_b≥200MPa，平均晶粒尺寸為35～40μm。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金制備技術(shù)，具體說(shuō)是一種低成本、高硬度細(xì)晶的稀土鋁合金以及通過(guò)合金化和熱處理的材料制備方法。本發(fā)明不僅適用于金屬型和砂型鑄造，同樣適用于壓力鑄造、擠壓鑄造等工藝。

背景技術(shù)

超高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度，比剛度高，焊接加工性能好等優(yōu)良特性，常被用于機(jī)械制造、航天航空、化工等領(lǐng)域。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)在Al-Zn-Mg-Cu合金中加入微量稀土元素及少量鈧可使合金中鋅含量在采用傳統(tǒng)熔鑄技術(shù)的條件下突破7%的上限，提高到12%，從而大幅度提高合金的強(qiáng)度，Sc在其中的優(yōu)化作用與Al₃Sc粒子緊密相關(guān)。在合金凝固過(guò)程中會(huì)形成初生Al₃Sc粒子與α（Al）基體相具有相類似的晶體結(jié)構(gòu)（αAl=0.4050nm，αAl₃Sc=0.4106nm）和一致的晶體取向，初生Al₃Sc粒子在晶粒內(nèi)和晶界處能夠有效地抑制有害擴(kuò)散并在α-Al基體中為異質(zhì)形核提供核心，起到細(xì)化晶粒的作用。但是，鑄態(tài)下的組織通常包含α（Al）和網(wǎng)狀非平衡共晶相，還有少量雜質(zhì)相（Al₇CuFe），這類組織比較脆，導(dǎo)致在加工變形時(shí)析出與基體界面容易產(chǎn)生裂紋而使合金開裂，這不僅對(duì)材料的塑性加工不利，還影響材料的使用性能，如斷裂韌性、疲勞性能等。

通過(guò)雙級(jí)均勻化的熱處理方法可以使得合金組織發(fā)生演變，使內(nèi)部化合物種類、數(shù)量、尺寸得到改善，從而影響合金的使用性能。

因此，發(fā)明一種高硬度細(xì)晶稀土鋁合金材料的制備方法來(lái)解決上述問題很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高硬度細(xì)晶稀土鋁合金材料的制備方法，通過(guò)合理選擇合金化元素以及采用合適的熱處理方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：通過(guò)加入稀土元素鈧、鋯并控制和鋅、鎂的含量比，得到一種高硬度細(xì)晶稀土鋁合金材料，其特征在于如下質(zhì)量百分比的原料：鋅（Zn)5.7～6.7wt%、鎂（Mg）1.9～2.6wt%、銅（Cu）2.0～2.6wt%，鈧（Sc）0.18～0.2wt%，鋯（Zr）0.1～0.12wt%，鋁含量為平衡余量，其中Zn、Mg比參考Al-Zn-Mg合金相圖（附圖10），Sc、Zr比為1.5～2:1；其他不可避免的微量雜質(zhì)鐵（Fe）≤0.15%，硅（Si）≤0.12%、錳（Mn）≤0.10%、鉻（Cr）≤0.04%。