CN104046862A - 含有稀土元素的a7n01铝合金及其板材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了含有稀土元素的A7N01铝合金，其稀土元素的重量百分比为，0.01%≤Er≤0.5%，0.01%≤La≤0.5%，其余成分符合A7N01铝合金的国际标准。同时也公开了该铝合金板材的制备方法。本发明不仅有效地抑制了粗晶粒层的形成，而且改善了合金的力学性能。

Description

含有稀土元素的A7N01铝合金及其板材的制备方法

技术领域

本发明涉及含有稀土元素的A7N01铝合金及其板材的制备方法，属于铝合金生产技术领域。

背景技术

A7N01铝合金属Al-Zn-Mg系合金，该合金以良好的挤压性能和优良的焊接性能广泛应用于高速列车的各个关键零部件上----。但是这种合金挤压时表面容易出现粗晶环，它们会造成废次品而须切除掉。粗晶环也能影响制件的力学性能和表面质量，例如，严重降低其可切削性。

A7N01合金在挤压的过程中形成粗晶粒层的主要是二次再结晶导致的。目前抑制粗晶粒层的途径主要是控制挤压及热处理工艺，以及通过提高的含量，但通过工艺很难控制粗晶粒层的形成。

合金中元素的性质和浓度, 对合金的再结晶温度有显著的影响。在铝合金中, 目前主要通过提高Mn、 Cr 、Zr的含量从而提高其再结晶温度，但Mn、 Cr 、Zr的提高会造成挤压性能及力学性能的恶化。最近的研究表明过渡族元素中的Sc 能将铝及铝合金的再结晶温度提高100 ℃以上。但有关Sc 对铝合金再结晶影响的研究, 主要集中在Al2Sc 二元合金系 。对于较复杂的铝合金系, 只有少量评述性文献报道 , 而实验工作报道极少。但Sc的价格昂，是黄金价格的4倍以上。另一过渡族元素Zr 与Sc 的物理、化学性质相近, 加入量对挤压及力学性能的影响尚不明确。

鉴于此本发明的目的在于开发一种铝合金，能有效地抑制粗晶粒层的形成。

发明内容

本发明实现了含有稀土元素的A7N01铝合金及其板材的制备方法，有效地抑制粗晶粒层的形成。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

含有稀土元素的A7N01铝合金，其稀土元素的重量百分比为，0.01%≤ Er≤0.5%，0.01%≤La≤0.5%，其余成分符合A7N01铝合金的国际标准。

含有稀土元素的A7N01铝合金板材的制备方法，包括以下步骤，

（1）将原料A7N01铝合金在井式电阻炉熔炼；

（2）待合金锭升温至750℃溶化后，按照重量加入相应的铝铒和铝镧中间合金，使铒和镧能够满足以下条件：0.01%≤ Er≤0.5%，0.01%≤La≤0.5%；在720℃炉温下内保温10-30min；

（3）浇铸；浇铸温度为715℃；

（4）铸锭均匀化；均匀化温度555±5℃，均匀化时间8小时；

（5）挤压成型；铸棒温度:470-490℃，模具温度：450-480℃，挤压速度：3.0-3.2m/min，出料口温度：490-520℃；

（6）挤压后热处理；自然时效。

本发明的有益效果是：本发明不仅有效地抑制了粗晶粒层的形成，而且改善了合金的力学性能。

附图说明

图1为未添加稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

图2为本发明的一号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

图3为本发明的二号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

图4为本发明的三号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

图5为本发明的四号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

图6为本发明的五号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

图7为本发明的六号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

图8为本发明的七号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相显微形貌。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

含有稀土元素的A7N01铝合金，其稀土元素的重量百分比为，0.01%≤ Er≤0.5%，0.01%≤La≤0.5%，其余成分符合A7N01铝合金的国际标准。

A7N01铝合金的国际标准如下表一

表一  A7N01铝合金的国际标准

上述含有稀土元素的A7N01铝合金板材制备方法包括如下步骤：

（1）将原料A7N01铝合金在井式电阻炉熔炼；

（2）待合金锭升温至750℃溶化后，按照重量加入相应的铝铒和铝镧中间合金，使铒和镧能够满足以下条件：0.01%≤ Er≤0.5%，0.01%≤La≤0.5%；在720℃炉温下内保温10-30min；

（3）浇铸；浇铸温度为715℃；

（4）铸锭均匀化；均匀化温度555±5℃，均匀化时间8小时；

（5）挤压成型:；铸棒温度:470-490℃，模具温度：450-480℃，挤压速度：3.0-3.2m/min，出料口温度：490-520℃；

（6）挤压后热处理；自然时效。

以下实施例采用同一批次的商用A7N01铝合金。

未添加稀土元素的A7N01铝合金板材。

将A7N01合金放入熔化炉中，待其全部熔化后，将熔体温度升至750℃，然后将经过预热的中间合金加入熔体，搅拌均匀静置，然后降温至720℃浇铸，铸锭经均匀化处理、挤压及热处理之后，其金相组织如图1所示。图中可以看出，合金金相组织中存在明显的粗晶层；且分布有较多、粗大的二次相。

实施例1

一号含有稀土元素的A7N01铝合金板材

制备过程：

（1）将原料A7N01铝合金在井式电阻炉熔炼；

（2）待合金锭升温至750℃溶化后，按照重量加入相应的铝铒和铝镧中间合金（一般采用Al-10%Er的中间合金和Al-10%La的中间合金），使铒和镧能够满足以下条件：Er 为0.01%，La 为0.01%；在720℃炉温下内保温10-30min；

（3）浇铸；浇铸温度为715℃；

（4）铸锭均匀化；均匀化温度555±5℃，均匀化时间8小时；

（5）挤压成型:；铸棒温度:470-490℃，模具温度：450-480℃，挤压速度：3.0-3.2m/min，出料口温度：490-520℃；

（6）挤压后热处理；自然时效。

按照上述制备方法获得的A7N01铝合金板材，其稀土元素的重量百分比为：Er 为0.01%，La 为0.01%。金相组织如图2所示，图中看出粗晶层的厚度与未添加稀土元素的A7N01铝合金板材相比要小。二次相的数量变少，尺寸也相应减小了。

实施例2

二号含有稀土元素的A7N01铝合金板材；制备方法和上述的一致，只是铒和镧满足条件为：Er 为0.02%，La 为0.05%，即二号含有稀土元素的A7N01铝合金板材稀土元素的重量百分比为：Er 为0.02%，La 为0.05%。其金相组织如图3所示，图中可以看出粗晶层的厚度与一号铝合金板材相比要小。二次相数量相对一号板材减少，合金的力学性能得到改善。

实施例3

三号含有稀土元素的A7N01铝合金板材；制备方法和上述的一致，只是铒和镧满足条件为：Er 为0.05%，La 为0.15%，即三号含有稀土元素的A7N01铝合金板材稀土元素的重量百分比为：Er 为0.05%，La 为0.15%。其金相组织如图4所示，图中可以看出粗晶层的厚度与二号铝合金板材相比要小，粗晶层基本消失。二次相分布细小，从一定程度上改善了合金的挤压性能及力学性能。

实施例4

四号含有稀土元素的A7N01铝合金板材；制备方法和上述的一致，只是铒和镧满足条件为：Er 为0.15%，La 为0.10%，即四号含有稀土元素的A7N01铝合金板材稀土元素的重量百分比为：Er 为0.15%，La 为0.10%。其金相组织如图5所示，图中可以看出粗晶层完全消失。二次相分布最为细小、弥散，提高了合金的综合力学性能。

实施例5

五号含有稀土元素的A7N01铝合金板材；制备方法和上述的一致，只是铒和镧满足条件为：Er 为0.50%，La 为0.30%，即五号含有稀土元素的A7N01铝合金板材稀土元素的重量百分比为：Er 为0.50%，La 为0.30%。其金相组织如图6所示，图中可以看出粗晶层没有出现，但是二次相的数量和尺寸增加，恶化了合金的挤压性能和力学性能。

实施例6

六号含有稀土元素的A7N01铝合金板材；制备方法和上述的一致，只是铒和镧满足条件为：Er 为0.30%，La 为0.50%，即六号含有稀土元素的A7N01铝合金板材稀土元素的重量百分比为：Er 为0.30%，La 为0.50%。其金相组织如图7所示，图中可以看出粗晶层没有出现，但是二次相的数量和尺寸增加，恶化了合金的挤压性能和力学性能。

实施例7

七号含有稀土元素的A7N01铝合金板材；制备方法和上述的一致，只是铒和镧满足条件为：Er 为0.50%，La 为0.50%，即七号含有稀土元素的A7N01铝合金板材稀土元素的重量百分比为：Er 为0.50%，La 为0.50%。其金相组织如图8所示，图中可以看出粗晶层没有出现，但是二次相的数量和尺寸增加，恶化了合金的挤压性能和力学性能。

根据上述的一号至七号含有稀土元素的A7N01铝合金板材的金相组织图和未添加稀土元素的A7N01铝合金板材的金相组织图相互比较，可得含有微量稀土元素的A7N01铝合金，不仅有效地抑制了粗晶粒层的形成，而且在一定元素含量范围内，可改善合金的挤压性能及力学性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.含有稀土元素的A7N01铝合金，其特征在于：其稀土元素的重量百分比为，0.01%≤ Er≤0.5%，0.01%≤La≤0.5%，其余成分符合A7N01铝合金的国际标准。

2.基于权利要求1所述的含有稀土元素的A7N01铝合金板材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）将原料A7N01铝合金在井式电阻炉熔炼；

（2）待合金锭升温至750℃溶化后，按照重量加入相应的铝铒和铝镧中间合金，使铒和镧能够满足以下条件：0.01%≤ Er≤0.5%，0.01%≤La≤0.5%；在720℃炉温下内保温10-30min；

（3）浇铸；浇铸温度为715℃；

（4）铸锭均匀化；均匀化温度555±5℃，均匀化时间8小时；

（5）挤压成型；铸棒温度:470-490℃，模具温度：450-480℃，挤压速度：3.0-3.2m/min，出料口温度：490-520℃；

（6）挤压后热处理；自然时效。