CN103468982B - 一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，该合金中各元素的质量百分含量为：Zn8.5-9.5、Mg2.6-3.2、Cu2.0-2.5、Zr0.2-0.3、Mo0.15-0.25、V0.1-0.2、Ge0.05-0.08、Nb0.04-0.06、Ti0.03-0.04、Fe0.02-0.03%、Si0.012-0.018、B0.002-0.005、RE0.03-0.06%，余量为Al；本发明在超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的成分基础上，添加了Pr、Yb、Gd等，可以在合金组织中形成新型多元含Pr、Yb、Gd的弥散相，可以显著抑制基体再结晶，保持形变回复组织，抑制晶界断裂，同时提高了合金材料的强度和韧性。

Description

一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，属于铝合金材料技术领域。
背景技术
铝合金材料密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，已成为最具潜力、最广泛应用的金属材料之一。近年来铝合金强度在不断提高的同时，晶界断裂问题越来越来突出，合金的断裂韧性成为限制超高强铝合金材料应用的重要因素。
发明内容
本发明的目的在于针对现有提供一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，在保证铝合金材料强度的同时，提高铝合金的断裂韧性。
本发明采用的技术方案如下：
一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：
（1）将炉料投入熔炼炉中进行加热熔炼，待炉料熔化后，撒上2/3量的覆盖剂覆盖，当合金熔液升温至700-730℃时，用炉料重量0.2-0.4%的C2Cl6进行精炼，入炉静置10-15min，至740-760℃时，将块状变质剂压入炉中央底部，进行变质处理，变质反应1-3min后，撒上剩余的1/3的覆盖剂，静置10-15min后即可进行浇铸，浇铸前确保熔液中各合金元素的质量百分含量为：Zn8.5-9.5、Mg2.6-3.2、Cu2.0-2.5、Zr0.2-0.3、Mo0.15-0.25、V0.1-0.2、Ge0.05-0.08、Nb0.04-0.06、Ti0.03-0.04、Fe0.02-0.03%、Si0.012-0.018、B0.002-0.005、RE0.03-0.06%，余量为Al；
（2）将熔液连续浇铸成铸锭，然后进行均匀化退火处理，即铸锭先从室温以80-90℃/h升温至240-280℃，保温10-15h，然后再以100-120℃/h升温至460-490℃,保温20-24h，然后以60-80℃/h降温至320-350℃，保温5-10h，再以80-100℃/h降温至160-180℃，出炉空冷至室温；均匀化退火后，将铸锭加热至450-480℃，用挤压机挤压成型，挤压速率为6-10m/min；
（3）将铝合金型材首先在440-460℃下保温1-2h，然后以4-8℃/h升温至450-480℃，保温1-2h，再以5-10℃/h升温至480-500℃，保温2-3h，然后以280-320℃/h迅速降温至140-160℃于室温水淬；淬火后立即进行时效处理：将铝合金型材先以30-40℃/h升温至70-80℃，保温12-16h；再以20-30℃/h升温至130-150℃，保温15-20h，再以40-50℃/h降温至50-60℃，保温5-10h，再以50-60℃/h升温至140-160℃，保温18-24h，再以30-40℃/h降温至80-90℃，保温4-6h，随炉空冷至室温；
（4）时效处理后的铝合金型材经过阳极氧化、电泳涂漆等工序后即得含镨超高强铝合金型材。
所述的覆盖剂由下列重量份的原料混合而成：碳酸钠10-15、氯化钾5-10、玻璃粉8-12、刚玉粉5-10、萤石粉5-10、椰壳炭粉4-6、氮化铝3-5、镁砂粉6-9、莫来石粉8-12、凹凸棒土5-10。
所述的块状变质剂的质量百分比成分为：Pr3-4、Yb2-3、Gd1-2、Ge8-12、Nb5-10、Ti4-6、B0.5-0.8、余量为Al；其由混合稀土金属锭、AlTiB合金、AlGeNb合金和纯铝锭经熔炼、精炼、除气除渣、搅拌均匀后，浇铸成块状制得。
本发明的有益效果：
本发明在超高强Al-Zn-Mg-Cu合金的成分基础上，添加了Pr、Yb、Gd等，可以在合金组织中形成新型多元含Pr、Yb、Gd的弥散相，可以显著抑制基体再结晶，保持形变回复组织，抑制晶界断裂，同时提高了合金材料的强度和韧性。
具体实施方式
一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：
（1）将炉料投入熔炼炉中进行加热熔炼，待炉料熔化后，撒上2/3量的覆盖剂覆盖，当合金熔液升温至720℃时，用炉料重量0.3%的C2Cl6进行精炼，入炉静置15min，至750℃时，将块状变质剂压入炉中央底部，进行变质处理，变质反应2min后，撒上剩余的1/3的覆盖剂，静置15min后即可进行浇铸，浇铸前确保熔液中各合金元素的质量百分含量为：Zn8.5-9.5、Mg2.6-3.2、Cu2.0-2.5、Zr0.2-0.3、Mo0.15-0.25、V0.1-0.2、Ge0.05-0.08、Nb0.04-0.06、Ti0.03-0.04、Fe0.02-0.03%、Si0.012-0.018、B0.002-0.005、RE0.03-0.06%，余量为Al；
（2）将熔液连续浇铸成铸锭，然后进行均匀化退火处理，即铸锭先从室温以80℃/h升温至250℃，保温15h，然后再以110℃/h升温至480℃,保温22h，然后以70℃/h降温至330℃，保温8h，再以90℃/h降温至170℃，出炉空冷至室温；均匀化退火后，将铸锭加热至470℃，用挤压机挤压成型，挤压速率为8m/min；
（3）将铝合金型材首先在450℃下保温2h，然后以5℃/h升温至460℃，保温2h，再以8℃/h升温至480℃，保温3h，然后以300℃/h迅速降温至150℃于室温水淬；淬火后立即进行时效处理：将铝合金型材先以40℃/h升温至80℃，保温12h；再以30℃/h升温至145℃，保温15h，再以50℃/h降温至50℃，保温10h，再以60℃/h升温至150℃，保温20h，再以40℃/h降温至80℃，保温5h，随炉空冷至室温；
（4）时效处理后的铝合金型材经过阳极氧化、电泳涂漆等工序后即得含镨超高强铝合金型材。
所述的覆盖剂由下列重量（kg）的原料混合而成：碳酸钠10、氯化钾8、玻璃粉10、刚玉粉6、萤石粉7、椰壳炭粉6、氮化铝4、镁砂粉8、莫来石粉12、凹凸棒土6。
所述的块状变质剂的质量百分比成分为：Pr3-4、Yb2-3、Gd1-2、Ge8-12、Nb5-10、Ti4-6、B0.5-0.8、余量为Al；其由混合稀土金属锭、AlTiB合金、AlGeNb合金和纯铝锭经熔炼、精炼、除气除渣、搅拌均匀后，浇铸成块状制得。
本实施例制得的铝合金型材经检验，其力学性能为：抗拉强度738Mpa，屈服强度为694Mpa，断裂韧性为28.7MN/m3/2。

Claims (3)

1.一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）将炉料投入熔炼炉中进行加热熔炼，待炉料熔化后，撒上2/3量的覆盖剂覆盖，当合金熔液升温至700-730℃时，用炉料重量0.2-0.4%的C2Cl6进行精炼，入炉静置10-15min，至740-760℃时，将块状变质剂压入炉中央底部，进行变质处理，变质反应1-3min后，撒上剩余的1/3的覆盖剂，静置10-15min后即可进行浇铸，浇铸前确保熔液中各合金元素的质量百分含量为：Zn8.5-9.5、Mg2.6-3.2、Cu2.0-2.5、Zr0.2-0.3、Mo0.15-0.25、V0.1-0.2、Ge0.05-0.08、Nb0.04-0.06、Ti0.03-0.04、Fe0.02-0.03、Si0.012-0.018、B0.002-0.005、RE0.03-0.06，余量为Al；
（2）将熔液连续浇铸成铸锭，然后进行均匀化退火处理，即铸锭先从室温以80-90℃/h升温至240-280℃，保温10-15h，然后再以100-120℃/h升温至460-490℃,保温20-24h，然后以60-80℃/h降温至320-350℃，保温5-10h，再以80-100℃/h降温至160-180℃，出炉空冷至室温；均匀化退火后，将铸锭加热至450-480℃，用挤压机挤压成型，挤压速率为6-10m/min；
（3）将铝合金型材首先在440-460℃下保温1-2h，然后以4-8℃/h升温至450-480℃，保温1-2h，再以5-10℃/h升温至480-500℃，保温2-3h，然后以280-320℃/h迅速降温至140-160℃于室温水淬；淬火后立即进行时效处理：将铝合金型材先以30-40℃/h升温至70-80℃，保温12-16h；再以20-30℃/h升温至130-150℃，保温15-20h，再以40-50℃/h降温至50-60℃，保温5-10h，再以50-60℃/h升温至140-160℃，保温18-24h，再以30-40℃/h降温至80-90℃，保温4-6h，随炉空冷至室温；
（4）时效处理后的铝合金型材经过阳极氧化、电泳涂漆的工序后即得含镨超高强铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述的覆盖剂由下列重量份的原料混合而成：碳酸钠10-15、氯化钾5-10、玻璃粉8-12、刚玉粉5-10、萤石粉5-10、椰壳炭粉4-6、氮化铝3-5、镁砂粉6-9、莫来石粉8-12、凹凸棒土5-10。
3.根据权利要求1所述的一种含镨超高强铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述的块状变质剂的质量百分比成分为：Pr3-4、Yb2-3、Gd1-2、Ge8-12、Nb5-10、Ti4-6、B0.5-0.8、余量为Al；其由混合稀土金属锭、AlTiB合金、AlGeNb合金和纯铝锭经熔炼、精炼、除气除渣、搅拌均匀后，浇铸成块状制得。
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