CN101497975A - 一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理工艺 - Google Patents
一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101497975A CN101497975A CNA2008100573830A CN200810057383A CN101497975A CN 101497975 A CN101497975 A CN 101497975A CN A2008100573830 A CNA2008100573830 A CN A2008100573830A CN 200810057383 A CN200810057383 A CN 200810057383A CN 101497975 A CN101497975 A CN 101497975A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- thermal treatment
- cast ingot
- content
- treatment process
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
一种Al－Mg－Mn－Er－Zr合金的热处理工艺属于金属合金技术领域。本发明的目的在于提供适用于Al－4.5Mg－0.7Mn－0.1Zr－0.3Er合金铸锭的单级和双级热处理工艺。所述的单级热处理工艺是将合金铸锭于430～510℃保温4～20h，其中优选于470℃保温16h热处合金铸锭。双级热处理工艺中先将合金铸锭于250～310℃保温4～12h，再于430～510℃保温4～20h，其中，优选将合金铸锭于280℃保温8h，再于470℃保温12h。本发明所提供的热处理工艺，促进合金中Al3Er、Al6Mn等强化相的析出和生长，提高合金的力学性能，高温形成的强化相还有助于提高铝合金的耐热性能。
Description
技术领域
本发明属于金属合金技术领域，具体涉及Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理强化工艺。
背景技术
文献调查表明(《铝合金及其加工手册》，中南大学出版社，2005年，292页)，传统Al-Mg系合金(5×××系铝合金)的强化机制主要是细晶强化、Mg原子的固溶强化和加工硬化等，上述强化机制在高温下强化效果减弱，如细晶粒在较高温度下会粗化；Mg原子在高温下扩散加快，固溶强化效果减弱；变形加工形成的位错在高温下易于滑移，减弱了加工硬化效果。传统Al-Mg系合金中缺乏有效的第二相强化，为热处理不可强化合金，加热处理只会减弱已有的强化机制，降低Al-Mg系合金的力学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供适用于Al-Mg-Mn-Er-Zr合金(含Er的5×××系铝合金)的单级热处理工艺和双级热处理工艺，促进Al3Er、Al6Mn等强化相的析出，对铝合金起到弥散强化作用，从而提高Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的力学性能，使Al-Mg-Mn-Er-Zr合金变成热处理强化合金，高温下形成的稳定的强化相有助于提高铝合金的耐热性能。
本发明所提供的Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的单级热处理工艺，包括以下步骤：
1)在720～740℃下熔炼Al-Mg-Mn-Er-Zr合金，合金中Mg含量为4.5wt％，Mn含量为0.7wt％，Er含量为0.3wt％，Zr含量为0.1wt％，杂质元素总含量小于1wt％，余量为Al，各合金元素熔化后进行搅拌，使熔体中各元素成份分布均匀，最后利用水冷模浇铸合金铸锭；
2)对步骤1)所得合金铸锭进行单级热处理，将合金铸锭于430～510℃保温4～20h，如图1所示；其中，优选将合金铸锭于470℃保温16h。
本发明采用水冷模铸造技术制备铸锭，由于水冷模铸造技术冷却速度较快，凝固过程为非平衡凝固，铝基体中存在过饱和固溶的Er元素和Mn元素。将含有过饱和固溶Er元素和Mn元素的铝合金铸锭在适当温度加热保温(430～510℃)，会从铝基体中析出Al3Er、Al6Mn等强化相，对铝合金起到强化作用。
本发明所提供的Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的双级热处理工艺，包括以下步骤：
1)在720～740℃下熔炼Al-Mg-Mn-Er-Zr合金，合金中Mg含量为4.5wt％，Mn含量为0.7wt％，Er含量为0.3wt％，Zr含量为0.1wt％，杂质元素总含量小于1wt％，余量为Al，各合金元素熔化后进行搅拌，使熔体中各元素成份分布均匀，最后利用水冷模浇铸合金铸锭；
2)对步骤1)所得合金铸锭进行双级热处理，如图2所示：
A、第一级热处理：将步骤1)制备的合金铸锭于250～310℃保温4～12h；
B、第二级热处理：将步骤A热处理的合金铸锭于430～510℃保温4～20h。
双级热处理工艺优选先将合金铸锭于280℃保温8h，再于470℃保温12h。
双级热处理工艺，首先在250～310℃加热保温(第一级)合金铸锭，较低的加热温度有利于Al3Er、Al6Mn相的高密度形核，还可以降低大尺寸铸锭的温度应力，减少铸锭快速受热时发生热变形和热开裂倾向；第一级加热保温后再升温至430～510℃加热保温(第二级)，较高的加热温度有利于细小的Al3Er、Al6Mn相生长，铝基体中高密度分布的尺寸适中(10～100nm)的Al3Er、Al6Mn粒子可以钉扎位错线的移动，对铝合金起到有效的增强效果。双级热处理工艺适合大尺寸铸锭的热处理，并有利于Al3Er、Al6Mn强化相的密集析出。
本发明具有以下益效果：
本发明所提供的单级和双级热处理工艺，促进Al-Mg-Mn-Er-Zr合金中Al3Er、Al6Mn等强化相的析出和生长，调整强化相的分布，并通过强化相钉扎位错等机制起到强化作用，从而有效提高Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的力学性能，高温形成的强化相还有助于提高铝合金的耐热性能。
附图说明
图1、Al-Mg-Mn-Er-Zr合金单级热处理工艺示意图(单级热处理保温温度T的范围为430～510℃，保温时间t的范围为4～20h)
图2、Al-Mg-Mn-Er-Zr合金双级热处理工艺示意图(第一级热处理保温温度T1的范围为250～310℃，保温时间t1的范围为4～12h；第二级热处理保温温度T2的范围为430～510℃，保温时间t2的范围为4～20h)
图3(a)为470℃/16h单级热处理样品透射电镜照片
图3(b)为280℃/8h+470℃/12h双级热处理样品透射电镜照片
以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述。
具体实施方式
实施例
1)于720～740℃，熔炼Al-Mg-Mn-Er-Zr合金，合金中Mg含量为4.5wt％，Mn含量为0.7wt％，Er含量为0.3wt％，Zr含量为0.1wt％，合金中杂质元素总含量小于1wt％，余量为Al，各合金元素熔化后进行搅拌，使熔体中各元素成份分布均匀，最后利用水冷模浇铸合金铸锭；
2)对步骤1)所得合金铸锭进行单级热处理，将合金铸锭于430～510℃加热保温4～20h，共进行了15组实验，取不同热处理状态的样品测试硬度，采用HV-5型小负荷维氏硬度计对热处理前后试样进行维氏硬度测试，试验载荷1Kgf，加载时间15s，结果如表1所示。
表1
Al-4.5Mg-0.7Mn-0.3Er-0.1Zr合金铸态及单级热处理样品维氏硬度，HBS/MPa
3)对步骤1)所得合金铸锭进行双级热处理，先将合金铸锭于250～310℃加热保温4～12h，再于430～510℃加热保温4～20h，共进行了135组实验，取不同热处理状态的样品测试硬度，采用HV-5型小负荷维氏硬度计对热处理前后试样进行维氏硬度测试，试验载荷1Kgf，加载时间15s，结果如表2所示。
表2
Al-4.5Mg-0.7Mn-0.3Er-0.1Zr合金双级热处理样品维氏硬度，HBS/MPa
由表1和表2可知，对Al-4.5Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.3Er合金铸锭进行单级热处理和双级热处理后样品硬度值均比铸态样品硬度值升高，说明本发明热处理工艺对Al-4.5Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.3Er合金具有增强作用。根据硬度值的提高效果，可以得出最佳的单级热处理工艺条件是将合金铸锭于470℃下保温16h，最佳的双级热处理工艺条件是将合金铸锭先于280℃保温8h，再于470℃保温12h。
进一步研究表明，上述热处理工艺提高铝合金力学性能的原因是因为热处理工艺促进Al3Er和Al6Mn强化相的析出，图3(a)为470℃/16h处理后样品的透射电镜照片，图3(b)为280℃/8h+470℃/12h双级热处理后样品的透射电镜照片，从图中可以看出热处理后合金中均出现了弥散分布的Al3Er相(球形粒子)和Al6Mn相(细长粒子)，280℃/8h+470℃/12h双级热处理后样品中强化相分布更加密集。Al3Er和Al6Mn强化相可以钉扎位错线的移动，起到有效的增强作用。
Claims (4)
1、一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的单级热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在720～740℃下熔炼Al-Mg-Mn-Er-Zr合金，合金中Mg含量为4.5wt％，Mn含量为0.7wt％，Er含量为0.3wt％，Zr含量为0.1wt％，杂质元素总含量小于1wt％，余量为Al，各合金元素熔化后进行搅拌，使熔体中各元素成份分布均匀，最后利用水冷模浇铸合金铸锭；
2)对步骤1)所得合金铸锭进行单级热处理，将合金铸锭于430～510℃保温4～20h。
2、根据权利要求1所述的单级热处理工艺，其特征在于，步骤2)中将所述的合金铸锭于470℃保温16h。
3、一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的双级热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)在720～740℃下熔炼Al-Mg-Mn-Er-Zr合金，合金中Mg含量为4.5wt％，Mn含量为0.7wt％，Er含量为0.3wt％，Zr含量为0.1wt％，杂质元素总含量小于1wt％，余量为Al，各合金元素熔化后进行搅拌，使熔体中各元素成份分布均匀，最后利用水冷模浇铸合金铸锭；
2)对步骤1)所得合金铸锭进行双级热处理：
A、第一级热处理：将步骤1)制备的合金铸锭于250～310℃保温4～12h；
B、第二级热处理：将步骤A热处理的合金铸锭于430～510℃保温4～20h。
4、根据权利要求2所述的双级热处理工艺，其特征在于，步骤2)中将所述的合金铸锭在步骤A中于280℃保温8h，再在步骤B中于470℃保温12h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100573830A CN101497975B (zh) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | 一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100573830A CN101497975B (zh) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | 一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101497975A true CN101497975A (zh) | 2009-08-05 |
| CN101497975B CN101497975B (zh) | 2011-07-27 |
Family
ID=40945245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100573830A Active CN101497975B (zh) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | 一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101497975B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102586707A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-07-18 | 北京工业大学 | 一种耐晶间腐蚀的高Mg含Er 铝合金冷轧板材的热处理工艺 |
| CN103710654A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 北京工业大学 | 一种用于镁-锌-稀土合金的热处理工艺 |
| CN104087770A (zh) * | 2014-06-28 | 2014-10-08 | 北京工业大学 | 一种高导电率耐热铝合金的制备方法 |
| CN104498785A (zh) * | 2014-11-23 | 2015-04-08 | 北京工业大学 | 一种Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金及其制备工艺 |
| CN107190187A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-09-22 | 中南大学 | 铝合金的均匀化热处理方法及其处理后的铝合金以及强化热处理方法及其处理后的铝合金 |
-
2008
- 2008-02-01 CN CN2008100573830A patent/CN101497975B/zh active Active
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102586707A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-07-18 | 北京工业大学 | 一种耐晶间腐蚀的高Mg含Er 铝合金冷轧板材的热处理工艺 |
| CN102586707B (zh) * | 2012-03-13 | 2013-10-23 | 北京工业大学 | 一种耐晶间腐蚀的高Mg含Er 铝合金冷轧板材的热处理工艺 |
| US9523140B2 (en) | 2012-03-13 | 2016-12-20 | Beijing University Of Technology | Heat treatment process of high-Mg Er-microalloyed aluminum alloy cold-rolled plates resistant to intergranular corrosion |
| CN103710654A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 北京工业大学 | 一种用于镁-锌-稀土合金的热处理工艺 |
| CN103710654B (zh) * | 2013-12-24 | 2015-11-11 | 北京工业大学 | 一种用于镁-锌-稀土合金的热处理工艺 |
| CN104087770A (zh) * | 2014-06-28 | 2014-10-08 | 北京工业大学 | 一种高导电率耐热铝合金的制备方法 |
| CN104087770B (zh) * | 2014-06-28 | 2016-04-20 | 北京工业大学 | 一种高导电率耐热铝合金的制备方法 |
| CN104498785A (zh) * | 2014-11-23 | 2015-04-08 | 北京工业大学 | 一种Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金及其制备工艺 |
| CN104498785B (zh) * | 2014-11-23 | 2016-07-06 | 北京工业大学 | 一种Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金及其制备工艺 |
| CN107190187A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-09-22 | 中南大学 | 铝合金的均匀化热处理方法及其处理后的铝合金以及强化热处理方法及其处理后的铝合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101497975B (zh) | 2011-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101532106B (zh) | 一种耐热铸造稀土镁合金 | |
| CN101532107B (zh) | 一种耐热稀土镁合金 | |
| CN101497975B (zh) | 一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理工艺 | |
| CN109487107B (zh) | 一种兼具富铁相变质的铸造铝合金的复合变质剂及其变质方法 | |
| CN101532105A (zh) | 稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN106480344B (zh) | 一种真空泵转子用含稀土铝合金及其制备方法 | |
| CN101857934B (zh) | 一种耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN110819873A (zh) | 一种添加纳米氧化钇的高Nb-TiAl合金及其制备方法 | |
| CN102011072B (zh) | 一种Al-Mg-Si-Er铝合金板材的时效处理工艺 | |
| CN107841665A (zh) | 一种含稀土钪及铒的高强高韧铝合金板材及其制备方法 | |
| CN110408807A (zh) | 一种亚共晶Al-Si铸造合金及其制备方法 | |
| CN115011846A (zh) | 一种高强度、高稳定性Al-Mg-Si-Cu-Sc铝合金及其制备方法 | |
| CN101591744B (zh) | 一种超塑性Ti-Al-Nb-Er合金材料及其制备方法 | |
| CN112095038B (zh) | 一种提高铝合金中弥散相数量的方法 | |
| CN104862567A (zh) | 一种高Sn变形镁合金及高Sn变形镁合金板材制备方法 | |
| CN107794405B (zh) | 一种细晶粒铜锡合金及其制备方法 | |
| CN101724798B (zh) | 一种Cu-12%Fe合金的复合热处理方法 | |
| CN112126804A (zh) | 一种铜模冷却和直接时效制备铜铬铌合金棒材的方法 | |
| CN101880806B (zh) | 耐热镁合金及其制备方法 | |
| CN113278831B (zh) | 一种废杂铝制备再生adc12铝合金的方法 | |
| CN101245429A (zh) | 添加Er的Al-Mg-Si-Mn合金 | |
| CN100510150C (zh) | 一种消除7000系铝合金铸锭结晶相的高压均匀化处理方法 | |
| CN108130441A (zh) | 一种利用非晶合金孕育细化铝合金的添加工艺 | |
| CN108950338B (zh) | 一种抗蠕变稀土镁合金及其制备方法 | |
| CN101575689A (zh) | 一种Al-Mg-Zr-Er合金的热处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |