CN101525710A

CN101525710A - 一种高温塑性的铝合金及其制备方法

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Publication number: CN101525710A
Application number: CN200910129798A
Authority: CN
Inventors: 王云利; 赵洪生; 王俊; 郭有军; 林金平; 张军; 祝国梁; 金建华; 栗争光; 沈利; 赵亚军
Original assignee: BAOTOU ALUMINUM Co Ltd; Shanghai Jiaotong University
Current assignee: BAOTOU ALUMINUM Co Ltd; Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2009-09-09

Abstract

本发明公开了一种高温塑性的铝合金及其制备方法。该具有高温塑性的铝合金包含有如下重量百分比含量的成份：Mg＜0.6％，Si＜7％，Fe＜0.15％，Ti＜0.15％，Ga：0.04％－0.06％，其余Al不低于92.01％。该制备方法为：将铝合金放入熔炉中加热，并至完全熔化，加入工业纯镓，待镓元素完全熔化后，充分搅拌以使工业纯镓和铝熔体充分均匀混合，调整熔炉温度并进行精炼、搅拌，然后静置，撇去表面浮渣进行浇铸，即得。该方法大大提高铝合金的高温塑性，使用方便，操作简单，成本低廉，可以明显提高铝合金的高温延伸率。

Description

一种高温塑性的铝合金及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种铝合金及其制备方法，具体是涉及一种高温塑性的铝合金及其制备方法。

背景技术：

在铝合金中钪(Sc)、锆(Zr)是强烈稳定晶粒尺寸的元素，这些元素的存在能使材料在较高的温度下保持细晶的结构，故目前提高铝合金塑性的研究也大都集中在含有Sc、Zr的铝合金系，对非Sc、Zr铝合金体系的铝合金塑性的研究甚少。

提高高温性能方法，目前主要通过细化铝合金的晶粒来提高铝合金的塑性，一方面通过向铝合金中添加锶(Sr)、Zr元素细化晶粒且在高温下稳定细晶结构，来提高铝合金的高温塑性。另外一方面，通过塑性变形如通过等径角挤压(ECAP)工艺，或者高压扭转(HTP)工艺等强烈塑性变形得到超细晶的铝合金，从而提高铝合金在高温的塑性性能。但此种方法，操作难度大，对设备及工艺要求高。

经对现有技术的文献检索发现，日本日立公司公布一项专利技术(JP2008038207-A)，含有Fe(0.2-1mass％)，Zr(0.01-0.1mass％)，Ti(或者Ga，Ag，Ti，Si，Mg等)(0.01-0.1mass％)的纯度大于99.95％的工业纯铝具有很好的电导率和热阻率，且比传统的工业纯铝有更好的屈服强度和延伸率。但是这个专利仍然集中在含Zr的铝合金体系，对不含Zr的铝合金的性能的高温延伸率的提高没有叙述。

发明内容：

本发明的目的在提供一种具有高温塑性的铝合金。

本发明的另一个目的在于提供一种制备具有高温塑性的铝合金的方法。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：一种具有高温塑性的铝合金包含有如下重量百分比含量的成份：Mg＜0.6％，Si＜7％，Fe＜0.15％，Ti＜0.15％，Ga：0.04％-0.06％，其余Al不低于92.01％。

所述铝合金的高温延伸率，在200℃-400℃。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：一种制备具有高温塑性的铝合金的方法，包括有如下步骤：将铝合金放入熔炉中加热，并至完全熔化后撇去铝熔体表面浮渣；并对熔炉继续加温，当铝熔体温度达到740-760℃时，加入重量百分比为0.04-0.06％的工业纯镓，实收率按重量百分比85-95％计算，待镓元素完全熔化后，充分搅拌以使工业纯镓和铝熔体充分均匀混合，调整熔炉温度至750℃-770℃进行精炼、搅拌，然后静置，撇去表面浮渣进行浇铸。

所述静置，时间至少为15分钟。

所述镓的加入方式：在精炼之前撇去表面浮渣后单独加入铝合金熔体中。

该方法提高的延伸率是铝合金在200℃-400℃的高温延伸率。

所述铝合金以重量百分比含量为：Mg＜0.6％，Si＜7％，Fe＜0.15％，Ti＜0.15％，Ga＜0.02％，其余Al不低于92.05％的铝合金为基体。

本发明的优点的于：通过在铝合金熔体中加入镓，提高铝合金的高温延伸率。镓在晶界偏聚增加位错密度，加大晶格畸变而强化晶界；并且能有效的钉扎位错，并阻止晶界的运动，从而可有效地提高合金的力学性能。同时对于含有Na元素的熔剂处理的铝合金，Ga和Na在高温会形成高温相Na₅Ga₈和NaGa₃，去除铝熔体中的钠元素，消除了可能形成的有害元素Na元素的影响，大大提高铝合金的高温塑性。本发明生产效率高，而且由于添加的金属元素镓的含量比较少，成本相对比较低廉，且镓通常是铝合金中的杂质元素，在电解铝液中的含量一般小于0.02wt％，且采用在电解原铝液中直接添加纯金属镓工艺，因此增加镓含量的方法不会在合金中引入其它杂质元素。同时通过该方法得到的高温塑性铝合金优点有：添加镓元素之后铝合金的高温延伸率得到明显的提高，而且温度越高，延伸率提高越明显，同时铝合金的高温抗拉强度也没有降低；生产工艺简单，生产成本低，生产效率高，产品质量稳定，应用广泛。以变形铝合金6063为例，当不外加镓、6063合金中镓的含量为0.02％时，合金的400℃抗拉强度和延伸率分别为13.15Mpa，59.75％，在合金中添加镓并使其含量达到0.04％后，高温塑性的铝合金在400℃条件下，抗拉强度和延伸率分别为13.69Mpa，94.23％，而如果镓含量达0.06％后，合金在400℃条件下，抗拉强度和延伸率分别为13.85Mpa，92.96％。

具体实施方式：

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

选取工业纯铝做原料，铝合金成分(重量百分比)：杂质元素Si＜0.06％，Mg＜0.003％，Fe＜0.1％，Ti＜0.0002％，Ga：0.02％，其余Al不低于92.01％。

提高工业纯铝的高温性能的工艺具体步骤为：(1)在电阻坩埚炉中加入工业纯铝；(2)待工业纯铝完全熔化后，撇去铝熔体表面浮渣；并对熔炉继续加温，在750℃加入工业纯镓，加入重量百分比为0.02％的工业纯镓，实收率按重量百分比85-95％计算，待镓元素全部熔化后，用工具充分搅拌以使工业纯镓和铝熔体充分均匀混合，(3)继续升温，在770℃进行精炼，搅拌3分钟，然后静置20分钟；(4)撇去表面浮渣在770℃进行浇铸。得到具有高温塑性的铝合金，其包含有如下重量百分比含量的成份：Si＜0.06％，Mg＜0.003％，Fe＜0.1％，Ti＜0.0002％，Ga：0.04％，其余Al不低于92.01％。

当加入镓之后，镓含量占工业纯铝0.04％时，工业纯铝的400℃抗拉强度、延伸率分别达到9.39MPa，70.05％。而原含有0.02％Ga的工业纯铝400℃抗拉强度、延伸率分别为8.9MPa，52.07％。

实施例2：

选取6063铝合金做原料，铝合金成分(重量百分比)：Si：0.46％，Mg：0.5％，Ga：0.02％，杂质元素Fe：0.15％，Ti：0.02％，其余Al不低于92.01％。

提高变形铝合金6063的高温性能的工艺具体步骤为：(1)在电阻坩埚炉中加入变形铝合金6063；(2)待变形铝合金6063完全熔化后，撇去铝合金熔体表面浮渣；并对熔炉继续加温，在750℃加入工业纯镓，加入重量百分比为0.02％的工业纯镓，实收率按重量百分比85-95％计算，待镓元素全部熔化后，用工具充分搅拌以使工业纯镓和铝合金熔体充分均匀混合，(3)继续升温，在750℃进行精炼，搅拌3分钟，然后静置20分钟；(4)撇去表面浮渣在750℃进行浇铸。得到具有高温塑性的铝合金，其包含有如下重量百分比含量的成份：Si：0.46％，Mg：0.5％，Ga：0.04％，杂质元素Fe：0.15％，Ti：0.02％，其余Al不低于92.01％。

当加入的镓含量达0.04％时，6063铝合金在400℃抗拉强度、延伸率分别达到13.69Mpa，94.23％.而原含有0.02％镓的上述铝合金400℃抗拉强度、延伸率分别为13.15Mpa，59.75％。

实施例3：

提高变形铝合金6063的高温性能的工艺具体步骤为：(1)在电阻坩埚炉中加入变形铝合金6063；(2)待变形铝合金6063完全熔化后，撇去铝合金熔体表面浮渣；并对熔炉继续加温，在750℃加入工业纯镓，加入重量百分比为0.04％的工业纯镓，实收率按重量百分比85-95％计算，待镓元素全部熔化后，用工具充分搅拌以使合金液充分均匀混合，(3)继续升温、保温，在750℃进行精炼，搅拌3分钟，然后静置20分钟；(4)撇去表面浮渣在750℃进行浇铸。得到具有高温塑性的铝合金，其包含有如下重量百分比含量的成份：Si：0.46％，Mg：0.5％，Ga：0.06％，杂质元素Fe：0.15％，Ti：0.02％，其余Al不低于92.01％。

当加入的镓含量达0.06％时，6063铝合金400℃抗拉强度、延伸率分别达到13.85Mpa，92.96％.而原含有0.02％Ga的上述铝合金400℃抗拉强度、延伸率分别为13.15Mpa，59.75％。

实施例4：

当加入的镓含量达0.06％时，6063铝合金T6处理后300℃抗拉强度、延伸率分别达到75.45Mpa，18.58％.而原含有0.02％Ga的上述铝合金300℃抗拉强度、延伸率分别为78.19Mpa，9.05％。

实施例5：

选取A356铝合金做原料，铝合金成分(重量百分比)：Si：7％，Mg：0.3％，Ga：0.02％，杂质元素Fe：0.08％，Ti：0.13％，其余Al不低于92.01％。

提高铸造A356铝合金的高温性能的工艺具体步骤为：(1)在电阻坩埚炉中加入铸造A356铝合金；(2)待铸造A356铝合金完全熔化后，撇去铝合金熔体表面浮渣；并对熔炉继续加温，在750℃加入工业纯镓，加入重量百分比为0.04％的工业纯镓，实收率按重量百分比85-95％计算，待镓元素全部熔化后，用工具充分搅拌以使合金液充分均匀混合，(3)继续升温、保温，在750℃进行精炼，搅拌3分钟，然后静置20分钟；(4)撇去表面浮渣在750℃进行浇铸。得到具有高温塑性的铝合金，其包含有如下重量百分比含量的成份：Si：7％，Mg：0.3％，Ga：0.06％，杂质元素Fe：0.08％，Ti：0.13％，其余Al不低于92.01％。

当加入的镓含量达0.06％时，A356铝合金T6处理后300℃抗拉强度、延伸率分别达到70.0Mpa，17.13％。而原含有0.02％Ga的上述铝合金300℃抗拉强度、延伸率分别为75.67Mpa，9.80％。

Claims

1、一种具有高温塑性的铝合金，其特征在于，其包含有如下重量百分比含量的成份：Mg＜0.6％，Si＜7％，Fe＜0.15％，Ti＜0.15％，Ga：0.04％-0.06％，其余Al不低于92.01％。

2、根据权利要求1所述的一种具有高温塑性的铝合金，其特征在于，所述铝合金的高温延伸率，在200℃-400℃。

3、一种制备如权利要求1或2所述的具有高温塑性的铝合金的方法，其特征在于，其包括有如下步骤：将铝合金放入熔炉中加热，并至完全熔化后撇去铝熔体表面浮渣；并对熔炉继续加温，当铝熔体温度达到740-760℃时，加入重量百分比为0.04-0.06％的工业纯镓，实收率按重量百分比85-95％计算，待镓元素完全熔化后，充分搅拌以使工业纯镓和铝熔体充分均匀混合，调整熔炉温度至750℃-770℃进行精炼、搅拌，然后静置，撇去表面浮渣进行浇铸。

4、如权利要求3所述的制备具有高温塑性的铝合金的方法，其特征在于，所述静置，时间至少为15分钟。

5、根据权利要求3所述制备具有高温塑性的铝合金的方法，其特征在于，所述镓的加入方式：在精炼之前撇去表面浮渣后单独加入铝合金熔体中。

6、根据权利要求3所述制备具有高温塑性的铝合金的方法，其特征在于，该方法提高的延伸率是铝合金在200℃-400℃的高温延伸率。

7、根据权利要求3所述制备具有高温塑性的铝合金的方法，其特征在于，所述铝合金以重量百分比含量为：Mg＜0.6％，Si＜7％，Fe＜0.15％，Ti＜0.15％，Ga＜0.02％，其余Al不低于92.05％的铝合金为基体。