CN104711460A - 一种含钛耐腐蚀铝合金材料及其处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：钛：16.85-17.05%，锂：1.25-1.27%，硼：0.88-0.90%，镁：0.56-0.58%，硅：2.24-2.26%，钙：0.53-0.55%，钒：0.71-0.73%，铬：4.45-4.49%，锰：6.34-6.36%，镍：1.06-1.08%，锗：0.75-0.77%，锆：2.11-2.13%，铌：1.74-1.76%，钼：1.22-1.26%，钨：0.96-0.98%，复合稀土：3.22-3.24%，其余为铝及不可避免杂质；本发明还公开了一种含钛耐腐蚀铝合金材料的处理工艺；本发明铝合金材料耐强腐蚀、耐强酸强碱，且强度、硬度大，质量轻，耐磨损，不易老化变形。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，涉及一种含钛耐腐蚀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，提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料及其处理工艺，本发明铝合金材料耐强腐蚀、耐强酸强碱，且强度、硬度大，质量轻，耐磨损，不易老化变形。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.85-17.05%，锂：1.25-1.27%，硼：0.88-0.90%，镁：0.56-0.58%，硅：2.24-2.26%，钙：0.53-0.55%，钒：0.71-0.73%，铬：4.45-4.49%，锰：6.34-6.36%，镍：1.06-1.08%，锗：0.75-0.77%，锆：2.11-2.13%，铌：1.74-1.76%，钼：1.22-1.26%，钨：0.96-0.98%，复合稀土：3.22-3.24%，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：4-6%，铈：22-28%，镨：8-12%，钆：7-9%，钐：3-5%，铕：15-17%，其余为钕。
本发明进一步限定的技术方案是：
本发明提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.85%，锂：1.25%，硼：0.88%，镁：0.56%，硅：2.24%，钙：0.53%，钒：0.71%，铬：4.45%，锰：6.34%，镍：1.06%，锗：0.75%，锆：2.11%，铌：1.74%，钼：1.22%，钨：0.96%，复合稀土：3.22%，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：4%，铈：22%，镨：8%，钆：7%，钐：3%，铕：15%，其余为钕。
本发明提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
钛：17.05%，锂：1.27%，硼：0.90%，镁：0.58%，硅：2.26%，钙：0.55%，钒：0.73%，铬：4.49%，锰：6.36%，镍：1.08%，锗：0.77%，锆：2.13%，铌：1.76%，钼：1.26%，钨：0.98%，复合稀土：3.24%，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：6%，铈：28%，镨：12%，钆：9%，钐：5%，铕：17%，其余为钕。
本发明提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.95%，锂：1.26%，硼：0.89%，镁：0.57%，硅：2.25%，钙：0.54%，钒：0.72%，铬：4.47%，锰：6.35%，镍：1.07%，锗：0.76%，锆：2.12%，铌：1.75%，钼：1.24%，钨：0.97%，复合稀土：3.23%，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：5%，铈：25%，镨：10%，钆：8%，钐：4%，铕：16%，其余为钕。
本发明中钛元素含量达到16.95%时，可作为强脱氧剂，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，同时可提高合金的耐腐蚀能力，减缓合金的老化速度，延长其使用寿命。
进一步的，
本发明还提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：724-726℃，熔炼时间为26-28min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至664-668℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温16-18min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在682-684℃，时间保持22-28min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为18-20L/min，氩气压力为0.4-0.6MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在588-592℃，时间保持在26-32min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为12-14L/min，氩气压力为0.1-0.3MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
本发明的有益效果是：
本发明铝合金中添加了：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；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；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；钨，熔点高，比重大，与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，可显著提高红硬性和热强性；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；钙，可以提高金属的强度及切削性能，冶炼过程中净化氧、硫、磷等；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。
本发明铝合金材料耐强腐蚀、耐强酸强碱，且强度、硬度大，质量轻，耐磨损，不易老化变形。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.85%，锂：1.25%，硼：0.88%，镁：0.56%，硅：2.24%，钙：0.53%，钒：0.71%，铬：4.45%，锰：6.34%，镍：1.06%，锗：0.75%，锆：2.11%，铌：1.74%，钼：1.22%，钨：0.96%，复合稀土：3.22%，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：4%，铈：22%，镨：8%，钆：7%，钐：3%，铕：15%，其余为钕。
本实施例还提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：724℃，熔炼时间为28min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至664℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温18min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在682℃，时间保持28min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为18L/min，氩气压力为0.4MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在588℃，时间保持在32min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为12L/min，氩气压力为0.1MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
实施例2
本实施例提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
钛：17.05%，锂：1.27%，硼：0.90%，镁：0.58%，硅：2.26%，钙：0.55%，钒：0.73%，铬：4.49%，锰：6.36%，镍：1.08%，锗：0.77%，锆：2.13%，铌：1.76%，钼：1.26%，钨：0.98%，复合稀土：3.24%，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：6%，铈：28%，镨：12%，钆：9%，钐：5%，铕：17%，其余为钕。
本实施例还提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：726℃，熔炼时间为26min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至668℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温16min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在684℃，时间保持22min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为20L/min，氩气压力为0.6MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在592℃，时间保持在26min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为14L/min，氩气压力为0.3MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
实施例3
本实施例提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.95%，锂：1.26%，硼：0.89%，镁：0.57%，硅：2.25%，钙：0.54%，钒：0.72%，铬：4.47%，锰：6.35%，镍：1.07%，锗：0.76%，锆：2.12%，铌：1.75%，钼：1.24%，钨：0.97%，复合稀土：3.23%，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：5%，铈：25%，镨：10%，钆：8%，钐：4%，铕：16%，其余为钕。
本实施例还提供一种含钛耐腐蚀铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：725℃，熔炼时间为27min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至666℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温17min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在683℃，时间保持25min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为19L/min，氩气压力为0.5MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在590℃，时间保持在29min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为13L/min，氩气压力为0.2MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
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)
1.一种含钛耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.85-17.05%，锂：1.25-1.27%，硼：0.88-0.90%，镁：0.56-0.58%，硅：2.24-2.26%，钙：0.53-0.55%，钒：0.71-0.73%，铬：4.45-4.49%，锰：6.34-6.36%，镍：1.06-1.08%，锗：0.75-0.77%，锆：2.11-2.13%，铌：1.74-1.76%，钼：1.22-1.26%，钨：0.96-0.98%，复合稀土：3.22-3.24%，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：4-6%，铈：22-28%，镨：8-12%，钆：7-9%，钐：3-5%，铕：15-17%，其余为钕。
2.根据权利要求1所述的含钛耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.85%，锂：1.25%，硼：0.88%，镁：0.56%，硅：2.24%，钙：0.53%，钒：0.71%，铬：4.45%，锰：6.34%，镍：1.06%，锗：0.75%，锆：2.11%，铌：1.74%，钼：1.22%，钨：0.96%，复合稀土：3.22%，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：4%，铈：22%，镨：8%，钆：7%，钐：3%，铕：15%，其余为钕。
3.根据权利要求1所述的含钛耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
钛：17.05%，锂：1.27%，硼：0.90%，镁：0.58%，硅：2.26%，钙：0.55%，钒：0.73%，铬：4.49%，锰：6.36%，镍：1.08%，锗：0.77%，锆：2.13%，铌：1.76%，钼：1.26%，钨：0.98%，复合稀土：3.24%，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：6%，铈：28%，镨：12%，钆：9%，钐：5%，铕：17%，其余为钕。
4.根据权利要求1所述的含钛耐腐蚀铝合金材料，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：
钛：16.95%，锂：1.26%，硼：0.89%，镁：0.57%，硅：2.25%，钙：0.54%，钒：0.72%，铬：4.47%，锰：6.35%，镍：1.07%，锗：0.76%，锆：2.12%，铌：1.75%，钼：1.24%，钨：0.97%，复合稀土：3.23%，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：5%，铈：25%，镨：10%，钆：8%，钐：4%，铕：16%，其余为钕。
5.基于权利要求1-4任一权利要求所述的含钛耐腐蚀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）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：724-726℃，熔炼时间为26-28min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至664-668℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温16-18min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在682-684℃，时间保持22-28min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为18-20L/min，氩气压力为0.4-0.6MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在588-592℃，时间保持在26-32min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为12-14L/min，氩气压力为0.1-0.3MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
6.根据权利要求5所述的含钛耐腐蚀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）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：724℃，熔炼时间为28min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至664℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温18min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在682℃，时间保持28min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为18L/min，氩气压力为0.4MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在588℃，时间保持在32min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为12L/min，氩气压力为0.1MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
7.根据权利要求5所述的含钛耐腐蚀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）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：726℃，熔炼时间为26min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至668℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温16min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在684℃，时间保持22min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为20L/min，氩气压力为0.6MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在592℃，时间保持在26min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为14L/min，氩气压力为0.3MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
8.根据权利要求5所述的含钛耐腐蚀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）：将纯铝锭加入锅炉中熔炼，熔炼温度为：725℃，熔炼时间为27min，加入硼、硅、钙、铬、锂元素，然后将温度将至666℃，加入镁、钒、锰、镍、锗、锆、铌、钼、钨元素，保温17min；
步骤（2）：将步骤（1）得到的铝液经过 LF炉精炼，将炉温控制在683℃，时间保持25min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为19L/min，氩气压力为0.5MPa；
步骤（3）：将上述精炼后的铝液中加入钛元素，将炉温控制在590℃，时间保持在29min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为13L/min，氩气压力为0.2MPa；
步骤（4）：对步骤（3）的合金液采样，并对其成分进行检测，最后铸造成型。
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