CN101942620A - 一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101942620A
CN101942620A CN 201010298603 CN201010298603A CN101942620A CN 101942620 A CN101942620 A CN 101942620A CN 201010298603 CN201010298603 CN 201010298603 CN 201010298603 A CN201010298603 A CN 201010298603A CN 101942620 A CN101942620 A CN 101942620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
alloy
percent
preparation
temperature
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
Application number
CN 201010298603
Other languages
English (en)
Other versions
CN101942620B (zh
Inventor
杨霞
白英龙
果世驹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN2010102986036A priority Critical patent/CN101942620B/zh
Publication of CN101942620A publication Critical patent/CN101942620A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101942620B publication Critical patent/CN101942620B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法，属于金属材料领域。合金组成为：Ni：2～8％，Cu：1～3％，Y：1～3％，RE：5～12％，其余为Al。制备时通过把合金熔体采用雾化喷枪雾化成微细液滴，液滴溅射在反向旋转的双铜辊辊缝和辊面上，被轧制成尺寸细小的片状粉末，双辊的转速为30～55m/s；然后把得到的片状粉末过150目筛网，取能过筛的粉末进行室温轴向钢模压制；再把得到的压坯放入到铜质包套内，抽真空＜10-2Pa，加热到220～350℃保温2h，随后将包套放入预热200～250℃的钢模中压制；最后把压坯挤压成棒材，得到平均晶粒尺寸小于100nm的高致密纳米晶铝合金。本发明提高了双辊甩带的冷却速度，得到了尺寸更加细小的合金粉末；与低温球磨法相比，获得细小粉末的时间大大缩短，从而降低了生产成本。

Description

一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体地说是涉及一种Al-Ni-Cu-Y-RE的高致密纳米晶铝合金及其制备方法。
技术背景
铝合金具有比重小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点，是重要的轻质高强结构材料，在航空航天工业及民用工业等领域具有非常广阔的应用前景，尤其在航空工业中占有十分重要的地位。纳米晶铝合金具有比粗晶铝合金更高的强度，是具有广泛应用前景的新型结构材料。传统的强化铝合金的方法主要包括通过热处理工艺和提高合金化程度来实现，但是传统铝合金的性能潜力挖掘已经非常充分，性能很难再有较大幅度提高，研究者把目光投向纳米晶铝合金。制备纳米晶铝合金材料，首先需要制备出非晶结构，然后在适当的温度条件下，实现非晶晶化，获得纳米晶材料。目前非晶铝合金的获得主要采用熔体急冷的非晶甩带法、高压气雾化制粉和机械合金化等方法。由于铝合金的非晶形成能力有限，采用高压气雾化方法对成分要求非常严格，即使成分严格控制也很难获得全部非晶粉末，无法通过随后的压制及变形处理后获得纳米晶铝合金；通过非晶甩带法由于大大提高了熔体的冷却速度，可以获得完全的非晶带，但甩制的非晶薄带难以压制成为致密的块体材料，仅仅为薄带则失去作为结构材料的意义，需要将带材通过专门手段变成片状粉末，再球磨获得粉体材料，随后再压制为块体材料；机械合金化方法则通过高能球磨机长时间球磨，缺点是时间长、易氧化和设备要求高，限制其应用和发展。而直接通过急冷方法制备块体非晶，工艺上难以实现。因此制备三维大尺寸致密纳米晶铝合金材料困难
发明内容
本发明的目的在于提供一种组分合理、工艺简单的高致密纳米晶铝合金及其制备方法。
本发明是通过以下方式实现的：
一种高致密纳米晶铝合金，由Al、Ni、Cu、Y、RE元素组成，RE为除Y外的其它稀土元素如La、Ce、Pr的一种或几种，其特征在于按原子百分比其组成为：Ni：2～8％，Cu：1～3％，Y：1～3％，RE：5～12％，其余为Al。
上述高致密纳米晶铝合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将合金各个组分按权利要求1所述的原子配比配料，各组分质量纯度均在99.9％以上；
(2)采用真空感应炉熔炼，要求成分均匀，熔炼时真空度＜10-2Pa，冷却后得到母合金铸锭；
(3)将步骤(2)得到的母合金铸锭重新熔化，在800℃以上浇注，合金熔体采用雾化喷枪雾化成微细液滴，液滴溅射到反向旋转的双铜辊辊缝和辊面上，急速冷却的同时被轧制成尺寸细小的片状粉末，该过程采用高纯Ar气保护，双辊的转速为30～55m/s；
(4)将步骤(3)得到的片状粉放入带外壁冷却、罐内充入高纯Ar保护的球磨罐中球磨4h以上，随后粉末过150目筛网，取能过筛的粉末进行室温轴向钢模压制，压制压力600～1500MPa；
(5)将步骤(4)室温压制好的压坯放入到铜质包套内，抽真空＜10-2Pa，加热到220～350℃保温2h，随后将包套放入预热200～250℃的钢模中压制，压制压力800～1500MPa，保压时间5～30min；
(6)将步骤(5)得到的压坯挤压成棒材，挤压比10∶1～25∶1，挤压温度为220～350℃。
采用上述工艺制得的高致密纳米晶铝合金，平均晶粒尺寸小于100nm。
本发明设计了制备小尺寸颗粒的铝合金非晶粉末，随后高压成形并通过热挤压，实现非晶的纳米晶晶化和致密化处理，制得高致密的纳米晶铝合金材料的方法。
本发明把铝合金采用雾化喷枪雾化后再进行双辊甩带，大大提高了双辊甩带的冷却速度，有利于获得尺寸更加细小的合金粉末；与低温球磨法相比，获得细小粉末的时间大大缩短，从而降低生产成本。
具体实施方式
实施实例1
(1)将合金各组分按Al84Ni8CuYCe6的原子配比配料，各组分纯度均在99.9％以上；
(2)采用真空感应炉熔炼使其成分均匀，熔炼时真空度＜10-2Pa，冷却后得到母合金铸锭；
(3)将步骤(2)得到的母合金铸锭重新熔化，加热到810℃将合金熔体采用雾化喷枪雾化成微细液滴，液滴溅射在反向旋转的双铜辊辊缝和辊面上，急速冷却并被轧制成尺寸细小的片状粉末，该过程采用高纯Ar气保护，双辊的转速为55m/s；
(4)将步骤(3)得到的片状粉放入带外壁冷却、罐内充入高纯Ar保护的球磨罐中球磨5h，随后粉末过150目筛网，取能过筛的粉末进行室温轴向钢模压制，压制压力1500MPa；
(5)将步骤(4)室温压制好的压坯放入到铜质包套内，抽真空至0.008Pa，加热到220℃保温2h，随后将包套放入预热200℃的钢模中压制，压制压力1200MPa，保压时间20min；
(6)将步骤(5)得到的压坯挤压成棒材，挤压比15∶1，挤压温度为220℃。
采用上述工艺制得的高致密纳米晶铝合金，平均晶粒尺寸80～100nm。
实施实例2
按Al86Ni5CuY3La2Pr3的原子配比配料，熔炼、甩带、球磨、模压和挤压方法与实施例1同，双辊的线速度为48m/s，球磨4h，过150目筛后室温轴向钢模压制，压制压力1200MPa，包套，加热到290℃保温2h，随后将包套放入预热220℃的钢模中压制，压制压力1500MPa，保压时间5min，将得到的压坯挤压成棒材，挤压比10∶1，挤压温度为290℃，制得的高致密纳米晶铝合金，平均晶粒尺寸约60～90nm。
实施实例3
按Al82Ni2Cu3YLa8Ce2Gd2的原子配比配料，熔炼、甩带、球磨、模压和挤压方法与实施例1同，双辊的线速度为30m/s，球磨6h，过150目筛后室温轴向钢模压制，压制压力600MPa，包套，加热到350℃保温2h，随后将包套放入预热250℃的钢模中压制，压制压力800MPa，保压时间30min，将得到的压坯挤压成棒材，挤压比25∶1，挤压温度为350℃，制得的高致密纳米晶铝合金，平均晶粒尺寸约55～85nm。

Claims (3)

1.一种高致密纳米晶铝合金，由Al、Ni、Cu、Y、RE元素组成，RE为除Y元素外的稀土元素的一种或几种，其特征在于按原子百分比其组成为：Ni：2～8％，Cu：1～3％，Y：1～3％，RE：5～12％，其余为Al。
2.一种如权利要求1所述高致密纳米晶铝合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将合金各组分按权利要求1所述的原子配比配料，各组分纯度均在99.9％以上；
(2)采用真空感应炉熔炼，要求熔炼时真空度＜10-2Pa，冷却后得到母合金铸锭；
(3)将步骤(2)得到的母合金铸锭重新熔化，在800℃以上浇注，合金熔体采用雾化喷枪雾化成微细液滴，液滴溅射到反向旋转的双铜辊辊缝和辊面上，急速冷却的同时被轧制成尺寸细小的片状粉末，该过程采用高纯Ar气保护，双辊的转速为30～55m/s；
(4)将步骤(3)得到的片状粉放入带外壁冷却、罐内充入高纯Ar保护的球磨罐中球磨4h以上，随后粉末过150目筛网，取能过筛的粉末进行室温轴向钢模压制，压制压力600～1500MPa；
(5)将步骤(4)室温压制好的压坯放入到铜质包套内，抽真空＜10-2Pa，加热到220～350℃保温2h，随后将包套放入预热200～250℃的钢模中压制，压制压力800～1500MPa，保压时间5～30min；
(6)将步骤(5)得到的压坯挤压成棒材，挤压比10∶1～25∶1，挤压温度为220～350℃。
3.一种权利要求1或2所述高致密纳米晶铝合金，其特征在于纳米晶铝合金平均晶粒尺寸小于100nm。
CN2010102986036A 2010-09-29 2010-09-29 一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法 Expired - Fee Related CN101942620B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102986036A CN101942620B (zh) 2010-09-29 2010-09-29 一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102986036A CN101942620B (zh) 2010-09-29 2010-09-29 一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101942620A true CN101942620A (zh) 2011-01-12
CN101942620B CN101942620B (zh) 2012-07-11

Family

ID=43434822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102986036A Expired - Fee Related CN101942620B (zh) 2010-09-29 2010-09-29 一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101942620B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102978540A (zh) * 2012-12-14 2013-03-20 哈尔滨工业大学 一种冷态制备大尺寸铝基非晶合金成形件的方法
CN104858441A (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 北京康普锡威科技有限公司 一种微细片状金属软磁合金粉末的制备方法
CN105537600A (zh) * 2015-12-14 2016-05-04 韵升控股集团有限公司 一种片状粉末的制备方法
CN110512153A (zh) * 2019-09-27 2019-11-29 长沙新材料产业研究院有限公司 一种铝基非晶粉末材料、制备方法及其应用
CN114619024A (zh) * 2022-03-04 2022-06-14 武汉理工大学 一种同时提高超细晶Al-Mg合金强度和韧性的方法
CN114959370A (zh) * 2022-06-13 2022-08-30 东莞理工学院 一种适于压铸成型的高强韧高导热铝合金及其压铸制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0475101A1 (en) * 1990-08-14 1992-03-18 Ykk Corporation High strength aluminum-based alloys
JPH0570877A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Takeshi Masumoto 高強度高靭性アルミニウム合金材料およびその製造方法
JPH07316755A (ja) * 1994-05-27 1995-12-05 Takeshi Masumoto Ａｌ基非晶質金属フィラメント
CN1616702A (zh) * 2003-11-14 2005-05-18 兰州理工大学 铝基非晶合金及其制备方法
CN101671798A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 中国科学院物理研究所 一种富铝大块非晶合金及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0475101A1 (en) * 1990-08-14 1992-03-18 Ykk Corporation High strength aluminum-based alloys
JPH0570877A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Takeshi Masumoto 高強度高靭性アルミニウム合金材料およびその製造方法
JPH07316755A (ja) * 1994-05-27 1995-12-05 Takeshi Masumoto Ａｌ基非晶質金属フィラメント
CN1616702A (zh) * 2003-11-14 2005-05-18 兰州理工大学 铝基非晶合金及其制备方法
CN101671798A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 中国科学院物理研究所 一种富铝大块非晶合金及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102978540A (zh) * 2012-12-14 2013-03-20 哈尔滨工业大学 一种冷态制备大尺寸铝基非晶合金成形件的方法
CN102978540B (zh) * 2012-12-14 2014-05-07 哈尔滨工业大学 一种冷态制备大尺寸铝基非晶合金成形件的方法
CN104858441A (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 北京康普锡威科技有限公司 一种微细片状金属软磁合金粉末的制备方法
CN105537600A (zh) * 2015-12-14 2016-05-04 韵升控股集团有限公司 一种片状粉末的制备方法
CN110512153A (zh) * 2019-09-27 2019-11-29 长沙新材料产业研究院有限公司 一种铝基非晶粉末材料、制备方法及其应用
CN114619024A (zh) * 2022-03-04 2022-06-14 武汉理工大学 一种同时提高超细晶Al-Mg合金强度和韧性的方法
CN114959370A (zh) * 2022-06-13 2022-08-30 东莞理工学院 一种适于压铸成型的高强韧高导热铝合金及其压铸制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101942620B (zh) 2012-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101942620B (zh) 一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法
CN1142313C (zh) 一种镍基非晶态合金
CN105296802A (zh) 一种高强韧双尺度结构钛合金及其制备方法与应用
US8333924B2 (en) High-strength and high-toughness magnesium alloy and method for manufacturing same
CN108133799B (zh) 一种高性能纳米晶热变形钕铁硼永磁体及其制备方法
WO2016127716A1 (zh) 一种高强韧合金材料及其半固态烧结制备方法和应用
CN101818291B (zh) 一种铝铜镁银系粉末冶金耐热铝合金及其制备方法
EP2214229B1 (en) Nickel-metal hydride battery
CN103846447A (zh) 一种微细球形钛或钛合金粉末的气雾化制备方法
JP6632602B2 (ja) 磁気冷凍モジュールの製造方法
KR20220106184A (ko) 알루미늄 합금 함유 분말체의 제조 방법 및 이의 응용과 합금 스트립
CN107262726A (zh) 一种生产自粘接纳米层状结构的镍铝金属粉的深冷制备工艺
CN115194152A (zh) 一种多孔Ni-Mn-Ga形状记忆合金的制备方法
WO2012124721A1 (ja) 磁気冷凍材料
CN105385966B (zh) 一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用
CN105887027A (zh) 一种钼铌合金溅射靶材的制备工艺
CN103773984A (zh) 一种微纳米叠片制备超细晶合金的粉末冶金方法
CN101451208A (zh) 一种块体铝基合金及其制备方法
CN102899591B (zh) 一种高含氧量的铁基非晶复合粉末及其制备方法
CN101319284A (zh) 单相Sm2Co17纳米晶块体材料的制备方法
CN111618293B (zh) 一种粉末轧制工艺制备铜铁合金网的方法
CN104046930A (zh) 一种铝基非晶合金及其非晶条带和纳米晶粉末的制备方法
CN102943185A (zh) 一种氧化铝弥散强化铜的制备方法
CN104294070A (zh) 一种低温烧结制备含Mg铝合金的方法
TWI618284B (zh) 鋰離子蓄電池負極活性物質用Ｓｉ合金粉末及其製造方法

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120711

Termination date: 20140929

EXPY Termination of patent right or utility model