CN104694792A - 一种含亚共晶硅防腐铝合金材料及其处理工艺 - Google Patents
一种含亚共晶硅防腐铝合金材料及其处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：硅：10.2-10.8%，硼：1.05-1.07%，镁：2.23-2.25%，钛：1.89-1.91%，钒：0.58-0.62%，铬：3.36-3.38%，锰：4.17-4.19%，镍：0.92-0.94%，铜：5.21-5.23%，硒：0.24-0.26%，锆：0.77-0.79%，铌：0.06-0.08%，钼：0.32-0.34%，银：0.76-0.78%，铟：0.13-0.15%，锡：6.15-6.17%，复合稀土：0.80-0.84%，其余为铝及不可避免杂质；本发明还公开了一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺；本发明产品硬度高，强度大，耐磨损，耐腐蚀，抗裂性能佳，可在极端环境中使用，不易老化变形，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，涉及一种含亚共晶硅防腐铝合金材料及其处理工艺。
背景技术
铝合金是以铝为基体元素的合金组成，主要包括的合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，还包括镍、铁、钛、铬、锂等合金元素。铝合金的密度低，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，是在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中应用最广泛的一类有色金属材料，其使用量仅次于钢。
通常，屈服强度在500MPa 以上的铝合金被称为超高强度铝合金，它们是以AL-Zn-Mg-Cu系和Al-Zn-Mg 系为主的可热处理强化的铝合金。自上世纪中叶以来，为了提高Al-Zn-Mg 系铝合金的力学性能，并解决高锌、高镁铝合金中严重存在的应力腐蚀问题，国外在该类铝合金中添加Cu、Cr、Mn 等元素，由此产生了一系列的新型AL-Zn-Mg-Cu 超硬铝合金。它由于具有高的比强度和硬度、良好的热加工性、优良的焊接性能、高断裂韧度，以及高抗应力腐蚀能力等优点而广泛应用于航空航天领域，并成为这个领域中重要的材料之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料及其处理工艺，本发明产品硬度高，强度大，耐磨损，耐腐蚀，抗裂性能佳，可在极端环境中使用，不易老化变形，使用寿命长。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.2-10.8%，硼：1.05-1.07%，镁：2.23-2.25%，钛：1.89-1.91%，钒：0.58-0.62%，铬：3.36-3.38%，锰：4.17-4.19%，镍：0.92-0.94%，铜：5.21-5.23%，硒：0.24-0.26%，锆：0.77-0.79%，铌：0.06-0.08%，钼：0.32-0.34%，银：0.76-0.78%，铟：0.13-0.15%，锡：6.15-6.17%，复合稀土：0.80-0.84%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：22-24%，铈：13-15%，镨：7-9%，钕：11-13%，铕：8-12%，其余为铽。
本发明进一步限定的技术方案是：
本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.2%，硼：1.05%，镁：2.23%，钛：1.89%，钒：0.58%，铬：3.36%，锰：4.17%，镍：0.92%，铜：5.21%，硒：0.24%，锆：0.77%，铌：0.06%，钼：0.32%，银：0.76%，铟：0.13%，锡：6.15%，复合稀土：0.80%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：22%，铈：13%，镨：7%，钕：11%，铕：8%，其余为铽。
本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.8%，硼：1.07%，镁：2.25%，钛：1.91%，钒：0.62%，铬：3.38%，锰：4.19%，镍：0.94%，铜：5.23%，硒：0.26%，锆：0.79%，铌：0.08%，钼：0.34%，银：0.78%，铟：0.15%，锡：6.17%，复合稀土：0.84%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：24%，铈：15%，镨：9%，钕：13%，铕：12%，其余为铽。
本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.5%，硼：1.06%，镁：2.24%，钛：1.90%，钒：0.60%，铬：3.37%，锰：4.18%，镍：0.93%，铜：5.22%，硒：0.25%，锆：0.78%，铌：0.07%，钼：0.33%，银：0.77%，铟：0.14%，锡：6.16%，复合稀土：0.82%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：23%，铈：14%，镨：8%，钕：12%，铕：10%，其余为铽。
本发明中硅元素含量达到10.5%时，硅元素可作为还原剂和脱氧剂，能显著提高金属的弹性极限，屈服点和抗拉强度，和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。
进一步的，
本发明还提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为703-705℃，熔炼时间为17-19分钟，然后降温至522-524℃，温度保温11-13分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到733-735℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12-14分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到681-683℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合11-13分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到711-713℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合22-24分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在732-734℃，时间保持在32-34min，全程吹氩气，控制氩气流量为18-20L/min，氩气压力为0.21-0.22MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在536-538℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在195-197℃，保温时间为12-14h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
本发明的有益效果是：
本发明铝合金中添加了：硅，作为还原剂和脱氧剂，能显著提高金属的弹性极限，屈服点和抗拉强度，和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；锰，是良好的脱氧剂和脱硫剂，且有较高的强度和硬度，提高金属的淬性，改善金属的热加工性能，同时有极高的耐磨性；铬，能显著提高强度、硬度和耐磨性，同时又能提高金属的抗氧化性和耐腐蚀性；镍，能提高金属的强度，而又保持良好的塑性和韧性，对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；钼，能使金属的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，提高机械性能；钛，是强脱氧剂，能使金属的内部组织致密，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能；钒，是优良脱氧剂，可细化组织晶粒，提高强度和韧性，与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力；铌，能细化晶粒和降低金属的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，改善焊接性能，可防止晶间腐蚀现象；铜，能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能；硼，可改善金属的致密性和热轧性能，提高强度；稀土，可以改变金属中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了金属的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能，提高耐磨性；锆，冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，Zr、Hf能提高金属的强度与硬度。
本发明产品硬度高，强度大，耐磨损，耐腐蚀，抗裂性能佳，可在极端环境中使用，不易老化变形，使用寿命长。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.2%，硼：1.05%，镁：2.23%，钛：1.89%，钒：0.58%，铬：3.36%，锰：4.17%，镍：0.92%，铜：5.21%，硒：0.24%，锆：0.77%，铌：0.06%，钼：0.32%，银：0.76%，铟：0.13%，锡：6.15%，复合稀土：0.80%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：22%，铈：13%，镨：7%，钕：11%，铕：8%，其余为铽。
本实施例还提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为703℃，熔炼时间为19分钟，然后降温至522℃，温度保温13分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到733℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合14分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到681℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合13分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到711℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合24分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在732℃，时间保持在34min，全程吹氩气，控制氩气流量为18L/min，氩气压力为0.21MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在536℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在195℃，保温时间为14h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
实施例2
本实施例提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.8%，硼：1.07%，镁：2.25%，钛：1.91%，钒：0.62%，铬：3.38%，锰：4.19%，镍：0.94%，铜：5.23%，硒：0.26%，锆：0.79%，铌：0.08%，钼：0.34%，银：0.78%，铟：0.15%，锡：6.17%，复合稀土：0.84%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：24%，铈：15%，镨：9%，钕：13%，铕：12%，其余为铽。
本实施例还提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为705℃，熔炼时间为17分钟，然后降温至524℃，温度保温11分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到735℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到683℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合11分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到713℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合22分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在734℃，时间保持在32min，全程吹氩气，控制氩气流量为20L/min，氩气压力为0.22MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在538℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在197℃，保温时间为12h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
实施例3
本实施例提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.5%，硼：1.06%，镁：2.24%，钛：1.90%，钒：0.60%，铬：3.37%，锰：4.18%，镍：0.93%，铜：5.22%，硒：0.25%，锆：0.78%，铌：0.07%，钼：0.33%，银：0.77%，铟：0.14%，锡：6.16%，复合稀土：0.82%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：23%，铈：14%，镨：8%，钕：12%，铕：10%，其余为铽。
本实施例还提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为704℃，熔炼时间为18分钟，然后降温至523℃，温度保温12分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到734℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合13分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到682℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到712℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合23分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在733℃，时间保持在33min，全程吹氩气，控制氩气流量为19L/min，氩气压力为0.215MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在537℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在196℃，保温时间为13h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.2-10.8%，硼：1.05-1.07%，镁：2.23-2.25%，钛：1.89-1.91%，钒：0.58-0.62%，铬：3.36-3.38%，锰：4.17-4.19%，镍：0.92-0.94%，铜：5.21-5.23%，硒：0.24-0.26%，锆：0.77-0.79%，铌：0.06-0.08%，钼：0.32-0.34%，银：0.76-0.78%，铟：0.13-0.15%，锡：6.15-6.17%，复合稀土：0.80-0.84%，其余为铝及不可避免杂质；
所述复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：22-24%，铈：13-15%，镨：7-9%，钕：11-13%，铕：8-12%，其余为铽。
2.根据权利要求1所述的含亚共晶硅防腐铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.2%，硼：1.05%，镁：2.23%，钛：1.89%，钒：0.58%，铬：3.36%，锰：4.17%，镍：0.92%，铜：5.21%，硒：0.24%，锆：0.77%，铌：0.06%，钼：0.32%，银：0.76%，铟：0.13%，锡：6.15%，复合稀土：0.80%，其余为铝及不可避免杂质；
所述复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：22%，铈：13%，镨：7%，钕：11%，铕：8%，其余为铽。
3.根据权利要求1所述的含亚共晶硅防腐铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.8%，硼：1.07%，镁：2.25%，钛：1.91%，钒：0.62%，铬：3.38%，锰：4.19%，镍：0.94%，铜：5.23%，硒：0.26%，锆：0.79%，铌：0.08%，钼：0.34%，银：0.78%，铟：0.15%，锡：6.17%，复合稀土：0.84%，其余为铝及不可避免杂质；
所述复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：24%，铈：15%，镨：9%，钕：13%，铕：12%，其余为铽。
4.根据权利要求1所述的含亚共晶硅防腐铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
硅：10.5%，硼：1.06%，镁：2.24%，钛：1.90%，钒：0.60%，铬：3.37%，锰：4.18%，镍：0.93%，铜：5.22%，硒：0.25%，锆：0.78%，铌：0.07%，钼：0.33%，银：0.77%，铟：0.14%，锡：6.16%，复合稀土：0.82%，其余为铝及不可避免杂质；
所述复合稀土的化学成分的质量百分比为：镧：23%，铈：14%，镨：8%，钕：12%，铕：10%，其余为铽。
5.基于权利要求1-4任一权利要求所述的含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为703-705℃，熔炼时间为17-19分钟，然后降温至522-524℃，温度保温11-13分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到733-735℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12-14分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到681-683℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合11-13分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到711-713℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合22-24分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在732-734℃，时间保持在32-34min，全程吹氩气，控制氩气流量为18-20L/min，氩气压力为0.21-0.22MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在536-538℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在195-197℃，保温时间为12-14h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
6.根据权利要求5所述的含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为703℃，熔炼时间为19分钟，然后降温至522℃，温度保温13分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到733℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合14分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到681℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合13分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到711℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合24分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在732℃，时间保持在34min，全程吹氩气，控制氩气流量为18L/min，氩气压力为0.21MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在536℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在195℃，保温时间为14h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
7.根据权利要求5所述的含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为705℃，熔炼时间为17分钟，然后降温至524℃，温度保温11分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到735℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到683℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合11分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到713℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合22分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在734℃，时间保持在32min，全程吹氩气，控制氩气流量为20L/min，氩气压力为0.22MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在538℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在197℃，保温时间为12h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
8.根据权利要求5所述的含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为704℃，熔炼时间为18分钟，然后降温至523℃，温度保温12分钟，得到铝液；
步骤（2）：按上述配比加入硼、铜、硒、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到734℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合13分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到682℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到712℃，开启电炉振动装置使合金液体充分混合23分钟；
步骤（3）：将硅添加到步骤（2）的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在733℃，时间保持在33min，全程吹氩气，控制氩气流量为19L/min，氩气压力为0.215MPa，得到精炼合金液；
步骤（4）：在537℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在196℃，保温时间为13h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
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