CN104789833B - 一种含镁高强度铝合金材料及其处理工艺 - Google Patents

一种含镁高强度铝合金材料及其处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含镁高强度铝合金材料,镁:6.62‑6.64%,硼:0.95‑0.97%,硅:1.03‑1.05%,钙:0.52‑0.56%,钛:2.26‑2.28%,钒:0.48‑0.50%,铬:3.72‑3.74%,锰:2.95‑3.15%,钴:1.08‑1.12%,镍:2.81‑2.83%,铜:5.57‑5.59%,硒:2.41‑2.45%,锶:0.72‑0.76%,锆:0.08‑0.10%,铌:0.04‑0.06%,钼:0.03‑0.05%,锡:2.65‑2.85%,钨:0.586‑0.588%,复合稀土:1.88‑1.92%,其余为铝及不可避免杂质;本发明还公开一种含镁高强度铝合金材料的处理工艺;本发明铝合金材料质量轻,强度大,耐强酸强碱,不易老化变形,使用寿命长。

Description

一种含镁高强度铝合金材料及其处理工艺
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域,涉及一种含镁高强度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,提供一种含镁高强度铝合金材料及其处理工艺,本发明铝合金材料质量轻,强度大,耐强酸强碱,不易老化变形,使用寿命长。
为了解决以上技术问题,本发明提供一种含镁高强度铝合金材料,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.62-6.64%,硼:0.95-0.97%,硅:1.03-1.05%,钙:0.52-0.56%,钛:2.26-2.28%,钒:0.48-0.50%,铬:3.72-3.74%,锰:2.95-3.15%,钴:1.08-1.12%,镍:2.81-2.83%,铜:5.57-5.59%,硒:2.41-2.45%,锶:0.72-0.76%,锆:0.08-0.10%,铌:0.04-0.06%,钼:0.03-0.05%,锡:2.65-2.85%,钨:0.586-0.588%,复合稀土:1.88-1.92%,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:钷:5-7%,铕:6-10%,钆:1-3%,钕:7-9%,铈:19-23%,镨:2-4%,镝:4-6%,其余为镧。
本发明进一步限定的技术方案是:
本发明提供一种含镁高强度铝合金材料,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.62%,硼:0.95%,硅:1.03%,钙:0.52%,钛:2.26%,钒:0.48%,铬:3.72%,锰:2.95%,钴:1.08%,镍:2.81%,铜:5.57%,硒:2.41%,锶:0.72%,锆:0.08%,铌:0.04%,钼:0.03%,锡:2.65%,钨:0.586%,复合稀土:1.88%,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:钷:5%,铕:6%,钆:1%,钕:7%,铈:19%,镨:2%,镝:4%,其余为镧。
本发明提供一种含镁高强度铝合金材料,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.64%,硼:0.97%,硅:1.05%,钙:0.56%,钛:2.28%,钒:0.50%,铬:3.74%,锰:3.15%,钴:1.12%,镍:2.83%,铜:5.59%,硒:2.45%,锶:0.76%,锆:0.10%,铌:0.06%,钼:0.05%,锡:2.85%,钨:0.588%,复合稀土:1.92%,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:钷:7%,铕:10%,钆:3%,钕:9%,铈:23%,镨:4%,镝:6%,其余为镧。
本发明提供一种含镁高强度铝合金材料,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.63%,硼:0.96%,硅:1.04%,钙:0.54%,钛:2.27%,钒:0.49%,铬:3.73%,锰:3.05%,钴:1.10%,镍:2.82%,铜:5.58%,硒:2.43%,锶:0.74%,锆:0.09%,铌:0.05%,钼:0.04%,锡:2.75%,钨:0.587%,复合稀土:1.90%,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:钷:6%,铕:8%,钆:2%,钕:8%,铈:21%,镨:3%,镝:5%,其余为镧。
本发明中镁的含量达到6.63%时,具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化,又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能,能使铝合金热处理强化。
进一步的,
还提供一种含镁高强度铝合金材料的处理工艺,包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在728-732℃,保持12-18min,然后炉温保持在695-699℃,先放入复合稀土,保温10-12min,然后将温度保持在655-659℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温6-8min,然后将温度保持在620-622℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温15-17min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在662-664℃,保持时间为25-27min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为17-19L/min,氩气压力为0.32-0.34MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在620-630℃,保持时间为45-60min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为14-16L/min,氩气压力为0.18-0.20MPa;
步骤(4):在520-530℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在232-234℃,保温时间为8-10h,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:镁,具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化,又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能,能使铝合金热处理强化;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;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;本发明铝合金材料质量轻,强度大,耐强酸强碱,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镁高强度铝合金材料,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.62%,硼:0.95%,硅:1.03%,钙:0.52%,钛:2.26%,钒:0.48%,铬:3.72%,锰:2.95%,钴:1.08%,镍:2.81%,铜:5.57%,硒:2.41%,锶:0.72%,锆:0.08%,铌:0.04%,钼:0.03%,锡:2.65%,钨:0.586%,复合稀土:1.88%,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:钷:5%,铕:6%,钆:1%,钕:7%,铈:19%,镨:2%,镝:4%,其余为镧。
本实施例还提供一种含镁高强度铝合金材料的处理工艺,包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在728℃,保持18min,然后炉温保持在695℃,先放入复合稀土,保温12min,然后将温度保持在655℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温8min,然后将温度保持在620℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温17min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在662℃,保持时间为27min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为17L/min,氩气压力为0.32MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在620℃,保持时间为60min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为14L/min,氩气压力为0.18MPa;
步骤(4):在520℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在232℃,保温时间为10h,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镁高强度铝合金材料,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.64%,硼:0.97%,硅:1.05%,钙:0.56%,钛:2.28%,钒:0.50%,铬:3.74%,锰:3.15%,钴:1.12%,镍:2.83%,铜:5.59%,硒:2.45%,锶:0.76%,锆:0.10%,铌:0.06%,钼:0.05%,锡:2.85%,钨:0.588%,复合稀土:1.92%,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:钷:7%,铕:10%,钆:3%,钕:9%,铈:23%,镨:4%,镝:6%,其余为镧。
本实施例还提供一种含镁高强度铝合金材料的处理工艺,包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在732℃,保持12min,然后炉温保持在699℃,先放入复合稀土,保温10min,然后将温度保持在659℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温6min,然后将温度保持在622℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温15min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在664℃,保持时间为25min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为19L/min,氩气压力为0.34MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在630℃,保持时间为45min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为16L/min,氩气压力为0.20MPa;
步骤(4):在530℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在234℃,保温时间为8h,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镁高强度铝合金材料,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.63%,硼:0.96%,硅:1.04%,钙:0.54%,钛:2.27%,钒:0.49%,铬:3.73%,锰:3.05%,钴:1.10%,镍:2.82%,铜:5.58%,硒:2.43%,锶:0.74%,锆:0.09%,铌:0.05%,钼:0.04%,锡:2.75%,钨:0.587%,复合稀土:1.90%,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:钷:6%,铕:8%,钆:2%,钕:8%,铈:21%,镨:3%,镝:5%,其余为镧。
本实施例还提供一种含镁高强度铝合金材料的处理工艺,包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在730℃,保持15min,然后炉温保持在697℃,先放入复合稀土,保温11min,然后将温度保持在657℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温7min,然后将温度保持在621℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温16min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在663℃,保持时间为26min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为18L/min,氩气压力为0.33MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在625℃,保持时间为52min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为15L/min,氩气压力为0.19MPa;
步骤(4):在525℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在233℃,保温时间为9h,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 (4)

1.一种含镁高强度铝合金材料的处理工艺,其特征在于,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.62-6.64%,硼:0.95-0.97%,硅:1.03-1.05%,钙:0.52-0.56%,钛:2.26-2.28%,钒:0.48-0.50%,铬:3.72-3.74%,锰:2.95-3.15%,钴:1.08-1.12%,镍:2.81-2.83%,铜:5.57-5.59%,硒:2.41-2.45%,锶:0.72-0.76%,锆:0.08-0.10%,铌:0.04-0.06%,钼:0.03-0.05%,锡:2.65-2.85%,钨:0.586-0.588%,复合稀土:1.88-1.92%,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:钷:5-7%,铕:6-10%,钆:1-3%,钕:7-9%,铈:19-23%,镨:2-4%,镝:4-6%,其余为镧;
包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在728-732℃,保持12-18min,然后炉温保持在695-699℃,先放入复合稀土,保温10-12min,然后将温度保持在655-659℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温6-8min,然后将温度保持在620-622℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温15-17min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在662-664℃,保持时间为25-27min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为17-19L/min,氩气压力为0.32-0.34MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在620-630℃,保持时间为45-60min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为14-16L/min,氩气压力为0.18-0.20MPa;
步骤(4):在520-530℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在232-234℃,保温时间为8-10h,最后空冷至室温,清洗表面,检验尺寸。
2.根据权利要求1所述的含镁高强度铝合金材料的处理工艺,其特征在于,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.62%,硼:0.95%,硅:1.03%,钙:0.52%,钛:2.26%,钒:0.48%,铬:3.72%,锰:2.95%,钴:1.08%,镍:2.81%,铜:5.57%,硒:2.41%,锶:0.72%,锆:0.08%,铌:0.04%,钼:0.03%,锡:2.65%,钨:0.586%,复合稀土:1.88%,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:钷:5%,铕:6%,钆:1%,钕:7%,铈:19%,镨:2%,镝:4%,其余为镧;
包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在728℃,保持18min,然后炉温保持在695℃,先放入复合稀土,保温12min,然后将温度保持在655℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温8min,然后将温度保持在620℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温17min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在662℃,保持时间为27min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为17L/min,氩气压力为0.32MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在620℃,保持时间为60min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为14L/min,氩气压力为0.18MPa;
步骤(4):在520℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在232℃,保温时间为10h,最后空冷至室温,清洗表面,检验尺寸。
3.根据权利要求1所述的含镁高强度铝合金材料的处理工艺,其特征在于,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.64%,硼:0.97%,硅:1.05%,钙:0.56%,钛:2.28%,钒:0.50%,铬:3.74%,锰:3.15%,钴:1.12%,镍:2.83%,铜:5.59%,硒:2.45%,锶:0.76%,锆:0.10%,铌:0.06%,钼:0.05%,锡:2.85%,钨:0.588%,复合稀土:1.92%,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:钷:7%,铕:10%,钆:3%,钕:9%,铈:23%,镨:4%,镝:6%,其余为镧;
包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在732℃,保持12min,然后炉温保持在699℃,先放入复合稀土,保温10min,然后将温度保持在659℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温6min,然后将温度保持在622℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温15min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在664℃,保持时间为25min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为19L/min,氩气压力为0.34MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在630℃,保持时间为45min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为16L/min,氩气压力为0.20MPa;
步骤(4):在530℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在234℃,保温时间为8h,最后空冷至室温,清洗表面,检验尺寸。
4.根据权利要求1所述的含镁高强度铝合金材料的处理工艺,其特征在于,其化学成分的质量百分比为:
镁:6.63%,硼:0.96%,硅:1.04%,钙:0.54%,钛:2.27%,钒:0.49%,铬:3.73%,锰:3.05%,钴:1.10%,镍:2.82%,铜:5.58%,硒:2.43%,锶:0.74%,锆:0.09%,铌:0.05%,钼:0.04%,锡:2.75%,钨:0.587%,复合稀土:1.90%,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:钷:6%,铕:8%,钆:2%,钕:8%,铈:21%,镨:3%,镝:5%,其余为镧;
包括如下具体步骤:
步骤(1):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在730℃,保持15min,然后炉温保持在697℃,先放入复合稀土,保温11min,然后将温度保持在657℃,依次放入镁、硼、硅、钙、镍、铜、锡、硒元素,保温7min,然后将温度保持在621℃,依次放入锰、钛、钨元素,保温16min;
步骤(2):由LF炉进行精炼,将炉温控制在663℃,保持时间为26min,全程吹氩气搅拌,控制氩气流量为18L/min,氩气压力为0.33MPa;
步骤(3):拨开浮渣,加入微量元素钒、铬、钴、锶、锆、铌和钼,将炉温控制在625℃,保持时间为52min,全程吹氮气搅拌,控制氩气流量为15L/min,氩气压力为0.19MPa;
步骤(4):在525℃的温度下进行氩气保护模铸,凝固后将温度保持在233℃,保温时间为9h,最后空冷至室温,清洗表面,检验尺寸。
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