[發明專利]一種提高鋁合金中彌散相數量的方法

有效

• 申請號: 202011037244.9
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112095038B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 聶祚仁;劉祺祥;文勝平;梁上上;王為;高坤元;黃暉;吳曉藍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/10;C22C1/03;C22F1/04;C22F1/053;C22F1/043;C22C21/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種提高鋁合金中彌散相數量的方法，屬于金屬合金技術領，即向Al?Zr合金中添加Si元素或并復合添加Er和Si元素進行固溶和等溫時效提高鋁合金中彌散相數量的方法。對Al?Zn?Mg?Cu?Zr?Si?Er還能提高抗再結晶性能。

技術領域

本發明屬于金屬合金技術領域，涉及一種提高鋁合金中彌散相數量的方法。

技術背景

Al-Zr系合金具有廣闊的應用前景，其時效析出的L1₂結構Al₃Zr 熱穩定性好、抗粗化能力強，提高了合金的耐熱性能及抗再結晶性能。 Zr元素也經常被用于添加到另一種鋁合金Al-Zn-Mg-Cu中，因為 Al-Zn-Mg-Cu在熱軋過程中會不可避免的出現再結晶過程，使得晶粒長大，導致合金強度變低，Al-Zn-Mg-Cu合金中加入少量的Zr后會析出亞穩態的L1₂結構的Al₃Zr，Al₃Zr可以抑制變形合金的再結晶過程。

然而，Zr在α-Al中的擴散速率較低，400℃下Zr在Al中擴散速率為1.20×10^-20m² s^-1，比Al的自擴散速率低了5個數量級，合金在時效過程中難以充分析出固溶的Zr原子。且由于凝固過程中Zr的偏析，時效析出相Al₃Zr在α-Al中分布不均勻，從而影響合金的強度、電導率和抗再結晶性能。

Si作為鋁合金中含量較高的雜質元素，其對Al₃Zr析出相形核與長大的影響受到普遍關注，Si在富Al端與Al發生共晶反應，凝固過程中傾向于偏聚到枝晶間和晶界附近區域，文獻指出Si有加速Al-Zr 合金析出動力學過程并增大析出強化的作用。

Er具有與Sc類似的微合金化作用，Er和Zr相互之間能夠發生復合微合金化作用，形成Al₃(ErZr)相，大幅度提高合金的力學性能，有效抑制再結晶，提高再結晶溫度。

本發明正是基于以上的考慮，向Al-Zr合金和Al-Zn-Mg-Cu-Zr 合金中復合添加Er和Si，以提高合金中的析出相數量。

發明內容

本發明的目的在于通過復合微合金化的方法，發揮Er、Si的協同作用，并探尋其成分范圍，以提高Al-Zr合金中強化相的數量和析出相的熱穩定性，以及提升Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的抗再結晶性能。

為了實現上述目的，發明人經過反復試驗表明，在Al-Zr系合金中添加質量百分數為0.15wt％-0.50wt％的硅能夠提升Al-Zr合金中強化相的析出數量；合金的各組成元素質量百分數為：鋯 0.20wt％-0.30wt％，硅0.15wt％-0.50wt％，余量為鋁；按所述各成分配比合金元素，合金固溶后在350～375℃之間進行等溫時效處理 12～48h，合金的析出相數量得到較大提高；

在Al-Zr系合金中添加質量百分數為0.15wt％-0.30wt％的硅和 0.20wt％-0.30wt％的鉺能夠顯著提升Al-Zr合金中強化相的析出數量；合金的各組成元素質量百分數為：鋯0.20wt％-0.30wt％，硅 0.15wt％-0.30wt％，鉺0.20wt％-0.30wt％，余量為鋁；按所述各成分配比合金元素，合金固溶后在350～375℃之間進行等溫時效處理 12～48h。