CN107130152B - 高韧性铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高韧性铝合金材料及其制备方法，该高韧性铝合金材料按重量百分比计由以下组分组成，0.32～0.53％的锰、0.12～0.26％的钴、0.31～0.47％的镁、0.63～1.03％的钛、0.15～0.28％的钆、0.33～0.61％的锆、0.31～0.58％的铈、0.13～0.24％的钪、4.6～6.5％的硅，其余为铝及少量无法避免的杂质。本发明中通过在铝合金材料中加入铈、钪，提高了铝合金材料的提高铝合金材料的强度；通过在铝合金材料中加入锆、钆提高了铝合金材料的韧性。实验结果表明，本发明提供的铝合金材料的强度在549MPa以上，硬度在589HV以上，冲击韧性显著提高。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料领域，尤其涉及一种高韧性铝合金材料及其制备方法。
背景技术
铝合金是以铝为基体元素，然后加入一种或多种合金元素组成的合金，铝合金的密度低，但强度比较高，而且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性等，使得铝合金材料在各行业中得到了较为广泛的应用。
随着对铝合金材料研究的深入，现有铝合金材料种类较多，各种铝合金材料的性能也存在较大差异，尤其是现有铝合金材料的冲击韧性相对较低。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高韧性铝合金材料及其制备方法，冲击韧性高。
本发明提供了一种高韧性铝合金材料，按重量百分比计由以下组分组成：
其余为铝及少量无法避免的杂质。
优选地，所述钆与所述锆的质量比为1：(1.5～2.9)。
优选地，所述铈与所述钪的质量比为1：(2.4～3.6)。
优选地，所述不可避免的杂质为硫化物、碳化物、磷化物、氧化物的任意一种或多种混合。
本发明还提供了上述一种高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800～900℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
本发明提供了一种高韧性铝合金材料及其制备方法，该高韧性铝合金材料按重量百分比计由以下组分组成，0.32～0.53％的锰、0.12～0.26％的钴、0.31～0.47％的镁、0.63～1.03％的钛、0.15～0.28％的钆、0.33～0.61％的锆、0.31～0.58％的铈、0.13～0.24％的钪、4.6～6.5％的硅，其余为铝及少量无法避免的杂质。本发明中通过在铝合金材料中加入铈、钪，提高了铝合金材料的提高铝合金材料的强度；通过在铝合金材料中加入锆、钆提高了铝合金材料的韧性。实验结果表明，本发明提供的铝合金材料的强度在549MPa以上，硬度在589HV以上，冲击韧性显著提高。
具体实施方式
本发明提供了一种高韧性铝合金材料，按重量百分比计由以下组分组成：
其余为铝及少量无法避免的杂质。
上述技术方案中，通过在铝合金材料中加入铈、钪，提高了铝合金材料的提高铝合金材料的强度；通过在铝合金材料中加入锆、钆提高了铝合金材料的韧性。实验结果表明，本发明提供的铝合金材料的强度在549MPa以上，硬度在589HV以上，冲击韧性显著提高。
锰用以增强铝合金材料的抗蚀性。在本发明中，锰的质量分数为0.32～0.53％；在本发明的实施例中，锰的质量分数为0.35～0.5％；在其他实施例中，锰的质量分数为0.4～0.45％。
钴用以提高铝合金材料的耐磨性。在本发明中，钴的质量分数为0.12～0.26％；在本发明的实施例中，钴的质量分数为0.15～0.23％；在其他实施例中，钴的质量分数为0.17～0.21％。
镁用以增强铝合金的硬度。在本发明中，镁的质量分数为0.31～0.47％；在本发明的实施例中，镁的质量分数为0.35～0.42％；在其他实施例中，镁的质量分数为0.37～0.4％。
钛用以增强铝合金材料的抗蚀性。在本发明中，钛的质量分数为0.63～1.03％；在本发明的实施例中，钛的质量分数为0.71～0.92％；在其他实施例中，钛的质量分数为0.76～0.85％。
钆与锆联用能够提高铝合金材料的冲击韧性。在本发明中，钆的质量分数为0.15～0.28％；在本发明的实施例中，钆的质量分数为0.18～0.25％；在其他实施例中，钆的质量分数为0.20～0.23％。
在本发明中，锆的质量分数为0.33～0.61％；在本发明的实施例中，锆的质量分数为0.39～0.53％；在其他实施例中，锆的质量分数为0.43～0.49％。
铈与钪的联用能够提高铝合金材料的强度。
在本发明中，铈的质量分数为0.31～0.58％；在本发明的实施例中，铈的质量分数为0.37～0.52％；在其他实施例中，铈的质量分数为0.42～0.47％。
在本发明中，钪的质量分数为0.13～0.24％；在本发明的实施例中，钪的质量分数为0.15～0.22％；在其他实施例中，钪的质量分数为0.17～0.2％。
硅用以增强铝合金材料的硬度。在本发明中，硅的质量分数为4.6～6.5％；在本发明的实施例中，硅的质量分数为4.9～6.2％；在其他实施例中，硅的质量分数为5.2～5.8％。
在本发明的实施例中，钆与锆的质量比为1：(1.5～2.9)，通过固定钆、锆的添加比例能够提高铝合金材料的冲击韧性。
在本发明的实施例中，铈与钪的质量比为1：(2.4～3.6)，通过固定的铈、钪的添加比例提高铝合金材料的强度。
在本发明的实施例中，所述不可避免的杂质为硫化物、碳化物、磷化物、氧化物的任意一种或多种混合。
本发明还提供了上述一种高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800～900℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
上述技术方案，工艺简单合理，生产效率高，生产成本低，产品废品少，且制得的铝合金制品成品率高，强度高。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种高韧性铝合金材料及其制备方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
高韧性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：
0.4％锰、0.17％钴、0.37％镁、0.76％钛、0.2％钆、0.43％锆、0.42％铈、0.17％钪、5.2％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；
高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为850℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
实施例2
高韧性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：
0.45％锰、0.21％钴、0.4％镁、0.85％钛、0.28％钆、0.53％锆、0.52％铈、0.2％钪、6.2％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；
高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为900℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
实施例3
高韧性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：
0.5％锰、0.15％钴、0.35％镁、0.92％钛、0.25％钆、0.61％锆、0.45％铈、0.15％钪、6.5％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；
高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
实施例4
高韧性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：
0.53％锰、0.12％钴、0.31％镁、0.71％钛、0.23％钆、0.35％锆、0.37％铈、0.15％钪、4.6％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；
高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为850℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
实施例5
高韧性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：
0.32％锰、0.26％钴、0.47％镁、1.03％钛、0.15％钆、0.43％锆、0.46％铈、0.13％钪、4.9％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；
高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
实施例6
高韧性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：
0.35％锰、0.23％钴、0.42％镁、0.63％钛、0.18％钆、0.49％锆、0.58％铈、0.24％钪、5.8％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；
高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为900℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
实施例7
高韧性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：
0.42％锰、0.19％钴、0.39％镁、0.8％钛、0.21％钆、0.46％锆、0.45％铈、0.18％钪、5.5％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；
高韧性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为850℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
对实施例1～7的铝合金制品的强度、冲击韧性、硬度，结果见表1：
表1实施例1～7的实验结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高韧性铝合金材料，其特征在于，按重量百分比计由以下组分组成：
其余为铝及少量无法避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高韧性铝合金材料，其特征在于，所述钆与所述锆的质量比为1：(1.5～2.9)。
3.如权利要求1所述的高韧性铝合金材料，其特征在于，所述铈与所述钪的质量比为(2.4～3.6)：1。
4.如权利要求1所述的高韧性铝合金材料，其特征在于，所述不可避免的杂质为硫化物、碳化物、磷化物、氧化物的任意一种或多种混合。
5.一种如权利要求1所述的高韧性铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
把纯锰、钴、镁、钛、钆、锆、铈、钪、硅、铝放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800～900℃，完全融化后，得到铝合金溶体；
将铝合金溶体保温并压铸，得到铝合金制品。
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