CN107447139A

CN107447139A - 一种高强耐腐薄壁铝合金环件及其制备工艺

Info

Publication number: CN107447139A
Application number: CN201710551761.XA
Authority: CN
Inventors: 蔡锟; 赵�卓
Original assignee: Anhui Is With Containing Ring Ltd Co
Current assignee: Anhui Is With Containing Ring Ltd Co
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2017-12-08

Abstract

本发明提出了一种高强耐腐薄壁铝合金环件及其制备工艺，包括以下百分含量组分：Cr 0.5‑1.4％、Ni 0.58‑0.9％、Zn 4.5‑6.2％、Mn 0.15‑0.4％、RE 0.3‑0.8％、Cu 3.6‑4.2％、Al余量，通过熔炼、浇铸、热处理等步骤制成，通过合理元素组成配合制备工艺改进，制得的薄壁铝合金环件具有优良的强韧性、耐腐蚀性、热稳定性等，力学性能显著提高，有效延长了环件的使用寿命。

Description

一种高强耐腐薄壁铝合金环件及其制备工艺

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体涉及一种高强耐腐薄壁铝合金环件及其制备工艺。

背景技术

环件是现代生产设备中存在的一种重要机械零件，其质量的好坏直接关系着主零件的使用寿命。随着经济技术的不断发展，在生产实际中对设备与机械原件的要求不断提高，提高环件的耐磨耐温及力学性能对生产工作具有重要的意义。对于一个合金环件来说，其制备工艺中变形和热处理步骤对最终质量影响深远，因此，为了获得一个高性能的铝合金环件，需要配方和工艺的双重配合改进。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种高强耐腐薄壁铝合金环件及其制备工艺，通过熔炼、浇铸、热处理等步骤制成，采用合理元素组成配合制备工艺改进，制得的薄壁铝合金环件具有优良的强韧性、耐腐蚀性、热稳定性等，力学性能显著提高，有效延长了环件的使用寿命。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种高强耐腐薄壁铝合金环件，包括以下百分含量组分：Cr 0.5-1.4％、Ni 0.58-0.9％、Zn4.5-6.2％、Mn 0.15-0.4％、RE 0.3-0.8％、Cu 3.6-4.2％、余量为Al和不可避免的杂质。

优选的，还包括Ti≤0.3％、Co≤1.2％、Zr≤0.3％、Be≤0.4％。

优选的，所述RE为质量比1:0.25-0.4:0.3-0.5：0.1-0.4的Sc、Y、Pr、Gd的组合物。

优选的，高强耐腐薄壁铝合金环件，制备步骤如下：

1)按比例称取各元素原料，先将Al、Cu加入电炉中加热至熔融，然后将除Mn、Zn外其他原料加入其中，升温加热至全部熔化，扒去浮渣，再将Mn、Zn加入其中，在熔液表面均匀撒施覆盖剂，熔融完成后，精炼除气，然后调节温度为715±3℃，保温熔炼0.5-1h，得熔融液；

2)调节熔融液温度为730℃，采用压力铸造模具进行浇铸，浇注压力为17.2-19.5MPa，保压时间为6-8min，冷却脱模，得合金粗品；

3)将合金粗品进行固溶处理，先在500±10℃保温1h，然后在460±10℃保温处理1h，最后在惰性气氛下、420℃±10℃保温30min，取出后进行水淬，得淬火后粗品；

4)将淬火后粗品进行时效处理，先在160±5℃条件下保温4-8h，然后在130±5℃条件下保温2-6h，即得高强耐腐薄壁铝合金环件。

优选的，步骤2)中模具浇铸前先在模具型腔内壁涂覆活化涂料，然后预热至180-190℃。

优选的，所述活化涂料为质量比1:1的活性氧化锌与刚玉的组合物。

由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

通过熔炼、浇铸、热处理等步骤制成，通过合理元素组成配合制备工艺改进，制得的薄壁铝合金环件具有优良的强韧性、耐腐蚀性、热稳定性等，力学性能显著提高，有效延长了环件的使用寿命。

制备过程中通过合理控温配合Cr、Pr有效抑制的铝合金亚晶的长大、合并，提高了结构细化程度，另外、Cr、Cu反应生成混合相，除了进一步提高强化效果外，还有助于后续固溶处理组织塑性平衡，同时减轻了Cr在固溶过程中对温度变化的敏感度，减轻了裂纹性。添加有适量的稀土元素组合物，强化了合金中相组成物和析出物的形态分布，进一步提高了力学性能，且在后期热处理过程中扩大化了错位密度和畸变性，明显改善了耐磨耐腐性，减轻了偏析、气孔等问题。

固溶处理、时效处理均采用分段式，且在固溶处理后期通入惰性气体(如氮气)有效提高了组织结构的均匀性，力学性能稳定性更强。制得的产品进行性能检测，抗拉强度为893MPa，屈服强度为741MPa，拉伸强度为762MPa，伸长率为0.52％(以上数据为本发明实施例制得产品测试所得平均值)。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于，包括以下百分含量组分：Cr 0.8％、Ni 0.63％、Zn 4.5％、Mn 0.15％、RE 0.4％、Cu 3.8％、余量为Al和不可避免的杂质，还包括Ti 0.25％、Co 0.8％、Zr 0.25％、Be 0.2％。其中，RE为质量比1:0.28:0.4：0.3的Sc、Y、Pr、Gd的组合物。

高强耐腐薄壁铝合金环件，制备步骤如下：

1)按比例称取各元素原料，先将Al、Cu加入电炉中加热至熔融，然后将除Mn、Zn外其他原料加入其中，升温加热至全部熔化，扒去浮渣，再将Mn、Zn加入其中，在熔液表面均匀撒施覆盖剂，熔融完成后，精炼除气，然后调节温度为715±3℃，保温熔炼0.5h，得熔融液；

2)调节熔融液温度为730℃，采用压力铸造模具进行浇铸，浇铸前先在模具型腔内壁涂覆活化涂料，活化涂料为质量比1:1的活性氧化锌与刚玉的组合物，然后预热至180-190℃，浇注压力为17.8MPa，保压时间为7.5min，冷却脱模，得合金粗品；

4)将淬火后粗品进行时效处理，先在160±5℃条件下保温6h，然后在130±5℃条件下保温3h，即得高强耐腐薄壁铝合金环件。

实施例2：

一种高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于，包括以下百分含量组分：Cr 1.2％、Ni 0.9％、Zn 5.4％、Mn 0.25％、RE 0.6％、Cu 4.2％、余量为Al和不可避免的杂质，还包括Ti 0.3％、Co 1％、Zr 0％、Be 0.2％。其中，RE为质量比1:0.36:0.45：0.4的Sc、Y、Pr、Gd的组合物。

高强耐腐薄壁铝合金环件，制备步骤如下：

1)按比例称取各元素原料，先将Al、Cu加入电炉中加热至熔融，然后将除Mn、Zn外其他原料加入其中，升温加热至全部熔化，扒去浮渣，再将Mn、Zn加入其中，在熔液表面均匀撒施覆盖剂，熔融完成后，精炼除气，然后调节温度为715±3℃，保温熔炼0.8h，得熔融液；

2)调节熔融液温度为730℃，采用压力铸造模具进行浇铸，浇铸前先在模具型腔内壁涂覆活化涂料，活化涂料为质量比1:1的活性氧化锌与刚玉的组合物，然后预热至180-190℃，浇注压力为18.6MPa，保压时间为7min，冷却脱模，得合金粗品；

4)将淬火后粗品进行时效处理，先在160±5℃条件下保温8h，然后在130±5℃条件下保温2h，即得高强耐腐薄壁铝合金环件。

实施例3：

一种高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于，包括以下百分含量组分：Cr 1.4％、Ni 0.72％、Zn 6.2％、Mn 0.4％、RE 0.3％、Cu 4.1％、余量为Al和不可避免的杂质，还包括Ti 0.22％、Co 1.2％、Z 0.2％、Be 0.4％。其中，RE为质量比1:0.4:0.5：0.35的Sc、Y、Pr、Gd的组合物。

高强耐腐薄壁铝合金环件，制备步骤如下：

2)调节熔融液温度为730℃，采用压力铸造模具进行浇铸，浇铸前先在模具型腔内壁涂覆活化涂料，活化涂料为质量比1:1的活性氧化锌与刚玉的组合物，然后预热至180-190℃，浇注压力为19.5MPa，保压时间为6min，冷却脱模，得合金粗品；

4)将淬火后粗品进行时效处理，先在160±5℃条件下保温4h，然后在130±5℃条件下保温4h，即得高强耐腐薄壁铝合金环件。

实施例4：

一种高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于，包括以下百分含量组分：Cr 0.5％、Ni 0.84％、Zn 5.8％、Mn 0.35％、RE 0.5％、Cu 3.6％、余量为Al和不可避免的杂质，还包括Ti 0.15％、Co 0.6％、Zr 0.1％、Be 0.3％。其中，RE为质量比1:0.25:0.3：0.2的Sc、Y、Pr、Gd的组合物。

高强耐腐薄壁铝合金环件，制备步骤如下：

1)按比例称取各元素原料，先将Al、Cu加入电炉中加热至熔融，然后将除Mn、Zn外其他原料加入其中，升温加热至全部熔化，扒去浮渣，再将Mn、Zn加入其中，在熔液表面均匀撒施覆盖剂，熔融完成后，精炼除气，然后调节温度为715±3℃，保温熔炼1h，得熔融液；

2)调节熔融液温度为730℃，采用压力铸造模具进行浇铸，浇铸前先在模具型腔内壁涂覆活化涂料，活化涂料为质量比1:1的活性氧化锌与刚玉的组合物，然后预热至180-190℃，浇注压力为19MPa，保压时间为6min，冷却脱模，得合金粗品；

4)将淬火后粗品进行时效处理，先在160±5℃条件下保温5h，然后在130±5℃条件下保温6h，即得高强耐腐薄壁铝合金环件。

实施例5：

一种高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于，包括以下百分含量组分：Cr 1％、Ni0.58％、Zn 5％、Mn 0.3％、RE 0.8％、Cu 3.6％、余量为Al和不可避免的杂质，还包括Ti0％、Co 0.8％、Zr 0.3％、Be 0％。其中，RE为质量比1:0.3:0.4：0.1的Sc、Y、Pr、Gd的组合物。

高强耐腐薄壁铝合金环件，制备步骤如下：

1)按比例称取各元素原料，先将Al、Cu加入电炉中加热至熔融，然后将除Mn、Zn外其他原料加入其中，升温加热至全部熔化，扒去浮渣，再将Mn、Zn加入其中，在熔液表面均匀撒施覆盖剂，熔融完成后，精炼除气，然后调节温度为715±3℃，保温熔炼0.6h，得熔融液；

2)调节熔融液温度为730℃，采用压力铸造模具进行浇铸，浇铸前先在模具型腔内壁涂覆活化涂料，活化涂料为质量比1:1的活性氧化锌与刚玉的组合物，然后预热至180-190℃，浇注压力为17.2MPa，保压时间为8min，冷却脱模，得合金粗品；

4)将淬火后粗品进行时效处理，先在160±5℃条件下保温6h，然后在130±5℃条件下保温4h，即得高强耐腐薄壁铝合金环件。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于，包括以下百分含量组分：Cr 0.5-1.4％、Ni 0.58-0.9％、Zn 4.5-6.2％、Mn 0.15-0.4％、RE 0.3-0.8％、Cu 3.6-4.2％、余量为Al和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于：还包括Ti≤0.3％、Co≤1.2％、Zr≤0.3％、Be≤0.4％。

3.根据权利要求1所述的高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于：所述RE为质量比1:0.25-0.4:0.3-0.5：0.1-0.4的Sc、Y、Pr、Gd的组合物。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于，制备步骤如下：

5.根据权利要求4所述的高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于：步骤2)中模具浇铸前先在模具型腔内壁涂覆活化涂料，然后预热至180-190℃。

6.根据权利要求5所述的高强耐腐薄壁铝合金环件，其特征在于：所述活化涂料为质量比1:1的活性氧化锌与刚玉的组合物。