CN107739923A - Al‑Mg‑Si铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种Al‑Mg‑Si铝合金，包括(wt％)：镁 3.4～4.6、硅 3.4～4.0、锌 0.6～1.3、锰 0.4～0.6、镓 0.2～0.4、锗0.5～0.8、铜 0.5～0.9、钙 0.6～1.1、锑0.8～1.4、砷 0.3～0.6、钒0.3～0.5、钛0.2～0.4、铟0.5～0.9,银0.6～1.0,余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅‑酮合金。上述铝合金主要是以硅、镁和铝为主材，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用领域。可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。可以用于低压武器和飞机接头上。

Description

Al-Mg-Si铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种Al-Mg-Si铝合金及其制备方法。
背景技术
铝是产量仅次于钢铁的第二大类金属材料，由于性能好，用途广，需量大，且回收成本低，因而被誉为“万能金属”。同时为了能够更好地提升铝金属的性能，因此，在熔炼铝的过程中往往会加入部分其他金属或助剂，并制成铝合金。为此，铝合金也就成为了工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，其在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
其中，Al-Mg-Si铝合金由于其具有良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、抗氧化效果极佳等特点，所以其被航空、航天、兵器等尖端科技领域所青睐。但同时由于Al-Mg-Si铝合金的硬度和强度都比较的低，所以，其在所应用的领域范围内也受到了一定的限制，从而不利于提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Al-Mg-Si铝合金及其制备方法，其不仅具备Al-Mg-Si铝合金原本的金属特性，同时，其还具有较高的硬度和强度。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种Al-Mg-Si铝合金，包括(wt％)：镁 3.4～4.6、硅 3.4～4.0、锌 0.6～1.3、锰 0.4～0.6、镓 0.2～0.4、锗0.5～0.8、铜 0.5～0.9、钙 0.6～1.1、锑0.8～1.4、砷 0.3～0.6、钒0.3～0.5、钛0.2～0.4、铟0.5～0.9,银0.6～1.0,余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
优选为，包括(wt％)：镁 4.0、硅 3.6、锌 1.0、锰 0.5、镓 0.3、锗0.6、铜 0.7、钙0.8、锑 1.1、砷 0.4、钒 0.4、钛 0.3、铟0.7,银0.8,余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
通过采用上述技术方案，上述铝合金主要是以硅、镁和铝为主材，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用领域。可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。可以用于低压武器和飞机接头上。
同时，镓能与铝合金当中的多种组分进行组合，镓与铟形成共晶，共晶温度为15.7℃，镓在铟中可溶解10%为性能优良的β固溶体，镓-铜形成包晶型二元状态，镓在铜中可溶解17.5%，形成单相α固溶体、塑性好、可加工性好。银-镓也形成包晶型二元状态，银-14镓仍具有优良塑性、可变型加工。
并且大部分加入的金属和非金属的强度和硬度都比铝要强，从而也就提高铝-镁-硅合金的强度和硬度。
一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、将锰、钒、钛和硅-酮合金混合加入到熔融炉中，并升高温度至1950℃～1970℃，进行熔融；
S2、将锗、钙、砷和镁作第一预混合物，加入到S1的熔融炉中，然后保温持续搅拌20min;
S3、将镓、锌及主料铝作为第二预混物，也加入到S1的熔融炉中,继续保温持续搅拌30min,得到半成品；
S4、将半成品进行浇铸成型。
通过采用上述技术方案，先将高熔点的金属进行熔融混合，之后再加入低熔点的金属，这样有利于加快各金属熔融混合的效率。从而有利于形成金属晶体。
优选为，当锰、钒、钛和硅-铜合金混合熔化的过程中逐渐加入覆盖剂。
优选为，所述覆盖剂为膨胀珍珠岩粉。
通过采用上述技术方案，覆盖剂的加入能够延缓熔融金属混合物的冷却时间，这样有利于保证各熔融金属能够得到充分混合反应。同时，膨胀珍珠岩粉内部具有较多的空隙，其能够进一步提高熔融金属的保温效果。
优选为，S3中当第二预混物加入之后，并缓慢加入脱氧剂。
优选为，所述脱氧剂为膨胀石墨和六氯乙烷的混合物，两者的重量比为1：0.4～0.6。
通过采用上述技术方案，将膨胀石墨加入到熔融金属中，这样能够对熔融金属起到覆盖保温的作用。同时，膨胀石墨能够与熔融金属混合物中的氧元素发生反应，生产二氧化碳。而六氯乙烷是一种良好的脱气剂，其能够快速有效地将二氧化碳从六氯乙烷中释放出来，从而有利于提高铝合金制备过程中的脱氧效率。
优选为，S4中成品浇铸成型之后，通过车床车去表面氧化物，并切断段。
通过采用上述技术方案，利用车床车去成品表面氧化物，是因为金属表面的氧化物在加工的过程当中会影响金属表面的加工，不便于后续的处理。
优选为，待表面氧化物被车去之后，利用浓酸对成品进行清洗。
通过采用上述技术方案，利用浓酸对成品的表面进行酸洗，不仅去除了该铝合金表面未清理干净的氧化物，同时，浓酸会与铝合金中的铝发生反应，使得铝合金的表面形成一层致密的钝化膜，从而也就增加了其抗腐蚀能力。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本铝合金主要是镁、硅和铝作为主料，其适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用领域。可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好；
2、根据温度高低，逐一将各元素加入到熔融炉中，这样能够提高各元素熔融混合的效率；
3、对成品进行酸洗，这样成品的表面就会产生钝化膜，从而有利于提高成品的耐腐蚀性能。
附图说明
图1是Al-Mg-Si铝合金的制备流程图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，按质量百分数计，
镁 3.4、硅 3.4、锌 0.6、锰 0.4、镓 0.2、锗0.5、铜 0.5、钙 0.6、锑0.8、砷 0.3、钒0.3、钛0.2、铟0.5,银0.6，余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
并以下步骤进行制备：
S1、将锰、钒、钛和硅-酮合金混合加入到熔融炉，并逐渐加入覆盖剂中，同时升高温度至1950℃，进行熔融；
S2、将锗、钙、砷和镁作第一预混合物，加入到S1的熔融炉中，然后保温持续搅拌20min;
S3、将镓、锌及主料铝作为第二预混物，也加入到S1的熔融炉中，且缓慢加入脱氧剂,并继续保温持续搅拌30min,得到半成品；
S4、将半成品进行浇铸成型；
S5、用车床车去成品表面氧化物，并切断，同时用浓酸进行清洗。
其中，覆盖剂为膨胀珍珠岩粉，且也可以使用其他的覆盖剂，具体也可以根据实际情况来确定。而脱氧剂为膨胀石墨和六氯乙烷的混合物，两者的重量比为1：0.4。而浓酸此处使用的为浓硫酸。
实施例二：
一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，按质量百分数计，
镁 4.6、硅 4.0、锌 1.3、锰 0.6、镓 0.4、锗0.8、铜 0.9、钙 1.1、锑1.4、砷 0.6、钒0.5、钛0.4、铟0.9,银1.0，余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
并以下步骤进行制备：
S1、将锰、钒、钛和硅-酮合金混合加入到熔融炉，并逐渐加入覆盖剂中，同时升高温度至1970℃，进行熔融；
S2、将锗、钙、砷和镁作第一预混合物，加入到S1的熔融炉中，然后保温持续搅拌20min;
S3、将镓、锌及主料铝作为第二预混物，也加入到S1的熔融炉中，且缓慢加入脱氧剂,并继续保温持续搅拌30min,得到半成品；
S4、将半成品进行浇铸成型；
S5、用车床车去成品表面氧化物，并切断，同时用浓酸进行清洗。
其中，覆盖剂为膨胀珍珠岩粉，且也可以使用其他的覆盖剂，具体也可以根据实际情况来确定。而脱氧剂为膨胀石墨和六氯乙烷的混合物，两者的重量比为1：0.6。而浓酸此处使用的为浓硫酸。
实施例三：
一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，按质量百分数计，
镁 4.0、硅 3.6、锌 1.0、锰 0.5、镓 0.3、锗0.6、铜 0.7、钙 0.8、锑1.1、砷 0.4、钒0.4、钛0.3、铟0.7,银0.8，余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
并以下步骤进行制备：
S1、将锰、钒、钛和硅-酮合金混合加入到熔融炉，并逐渐加入覆盖剂中，同时升高温度至1960℃，进行熔融；
S2、将锗、钙、砷和镁作第一预混合物，加入到S1的熔融炉中，然后保温持续搅拌20min;
S3、将镓、锌及主料铝作为第二预混物，也加入到S1的熔融炉中，且缓慢加入脱氧剂,并继续保温持续搅拌30min,得到半成品；
S4、将半成品进行浇铸成型；
S5、用车床车去成品表面氧化物，并切断，同时用浓酸进行清洗。
其中，覆盖剂为膨胀珍珠岩粉，且也可以使用其他的覆盖剂，具体也可以根据实际情况来确定。而脱氧剂为膨胀石墨和六氯乙烷的混合物，两者的重量比为1：0.5。而浓酸此处使用的为浓硫酸。
实施例四：
一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，按质量百分数计，
镁 4.0、硅 3.4、锌 1.3、锰 0.6、镓 0.4、锗0.8、铜 0.7、钙 0.8、锑1.1、砷 0.3、钒0.4、钛0.3、铟0.7,银0.6，余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
并以下步骤进行制备：
S1、将锰、钒、钛和硅-酮合金混合加入到熔融炉，并逐渐加入覆盖剂中，同时升高温度至1970℃，进行熔融；
S2、将锗、钙、砷和镁作第一预混合物，加入到S1的熔融炉中，然后保温持续搅拌20min;
S3、将镓、锌及主料铝作为第二预混物，也加入到S1的熔融炉中，且缓慢加入脱氧剂,并继续保温持续搅拌30min,得到半成品；
S4、将半成品进行浇铸成型；
S5、用车床车去成品表面氧化物，并切断，同时用浓酸进行清洗。
其中，覆盖剂为膨胀珍珠岩粉，且也可以使用其他的覆盖剂，具体也可以根据实际情况来确定。而脱氧剂为膨胀石墨和六氯乙烷的混合物，两者的重量比为1：0.6。而浓酸此处使用的为浓硫酸。
实施例五：
一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，按质量百分数计，
镁 3.4、硅 4.0、锌 0.6、锰 0.4、镓 0.3、锗0.6、铜 0.9、钙 0.6、锑1.4、砷 0.4、钒0.4、钛0.4、铟0.7,银0.6，余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
并以下步骤进行制备：
S1、将锰、钒、钛和硅-酮合金混合加入到熔融炉，并逐渐加入覆盖剂中，同时升高温度至1950℃，进行熔融；
S2、将锗、钙、砷和镁作第一预混合物，加入到S1的熔融炉中，然后保温持续搅拌20min;
S3、将镓、锌及主料铝作为第二预混物，也加入到S1的熔融炉中，且缓慢加入脱氧剂,并继续保温持续搅拌30min,得到半成品；
S4、将半成品进行浇铸成型；
S5、用车床车去成品表面氧化物，并切断，同时用浓酸进行清洗。
其中，覆盖剂为膨胀珍珠岩粉，且也可以使用其他的覆盖剂，具体也可以根据实际情况来确定。而脱氧剂为膨胀石墨和六氯乙烷的混合物，两者的重量比为1：0.5。而浓酸此处使用的为浓硫酸。
利用洛式硬度仪和抗拉强度试验机对成品铝合金进行检测，得到如下表:
实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五
洛式硬度/HRF 52.4 56.8 53.1 52.4 53.6
抗拉强度/MPa 203 213 208 194 195
从上述技术方案能够可以看出，本发明的Al-Mg-Si铝合金能够基本上达到所需的强度和硬度的要求，因而适合于大范围进行使用。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种Al-Mg-Si铝合金，包括(wt％)：镁 3.4～4.6、硅 3.4～4.0、锌 0.6～1.3、锰0.4～0.6、镓 0.2～0.4、锗0.5～0.8、铜 0.5～0.9、钙 0.6～1.1、锑0.8～1.4、砷 0.3～0.6、钒0.3～0.5、钛0.2～0.4、铟0.5～0.9,银0.6～1.0，余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
2.根据权利要求1所述的一种Al-Mg-Si铝合金，包括(wt％)：镁 4.0、硅 3.6、锌 1.0、锰 0.5、镓 0.3、锗0.6、铜 0.7、钙 0.8、锑 1.1、砷 0.4、钒 0.4、钛 0.3、铟0.7,银0.8,余量为铝及不可避免的杂质，其中硅和铜为硅-酮合金。
3.如权利要求1或2所述的任意一项权利要求所述的一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、将锰、钒、钛和硅-酮合金混合加入到熔融炉中，并升高温度至1950℃～1970℃，进行熔融；
S2、将锗、钙、砷和镁作第一预混合物，加入到S1的熔融炉中，然后保温持续搅拌20min;
S3、将镓、锌及主料铝作为第二预混物，也加入到S1的熔融炉中,继续保温持续搅拌30min,得到半成品；
S4、将半成品进行浇铸成型。
4.根据权利要求3所述的一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，其特征在于：当锰、钒、钛和硅-铜合金混合熔化的过程中逐渐加入覆盖剂。
5.根据权利要求4所述的一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，其特征在于：所述覆盖剂为膨胀珍珠岩粉。
6.根据权利要求3所述的一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，其特征在于：S3中当第二预混物加入之后，并缓慢加入脱氧剂。
7.根据权利要求6所述的一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，其特征在于：所述脱氧剂为膨胀石墨和六氯乙烷的混合物，两者的重量比为1：0.4～0.6。
8.根据权利要求3所述的一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，其特征在于： S4中成品浇铸成型之后，通过车床车去表面氧化物，并切断段。
9.根据权利要求8所述的一种Al-Mg-Si铝合金的制备方法，其特征在于：待表面氧化物被车去之后，利用浓酸对成品进行清洗。
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