CN109988925A - 一种铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种铝合金材料,包括硅、镁、铜、铁、锌、铬、铋、铪、钼、镱、锇,其余量为铝进行复合微合金化,复合微合金化的按重量百分比为以下组分:硅含量为3‑4%、镁含量为2.5‑2.8%、铜含量为2‑2.2%、铁含量为1.8‑2.2%、锌含量为1.5‑1.9%、铬含量为1.2‑1.5%、铋含量为1‑1.5%、铪含量为0.8‑1%、钼含量为0.4‑0.5%、镱含量为0.3‑0.5%、锇含量为0.1‑0.3%,其余量为铝。所述铝合金材料的制备包括以下的制作步骤:步骤一:配料:计算铝合金原料用量并按照配比准备原料;步骤二:胚料熔料;步骤三:除渣排气;步骤四:混料除渣再精炼处理;步骤五:检测;步骤六:铸造成型;步骤七:热处理;步骤八:时效处理以及氧化。
Description
技术领域
本发明涉及合金制造技术领域,尤其涉及一种铝合金材料及其制备方法。
背景技术
Al-Si-Cu系铸造铝合金是当前在工业中应用最多的铸造铝合金材料,如国内YL102(AlSi12)、YL112(AlSi8.5Cu3.5)和YL113(AlSi811Cu3),日本ADC12(AlSi11Cu3)、ADC10(AlSi8.5Cu3.5)以及美国A380(AlSi8.5Cu3.5)等,这些合金具有优异的铸造性能、高的强度和较好的抗腐蚀性,在扶梯电梯、汽车关键零部件(减速器壳体、控制臂)等众多领域广泛应用,但其韧性、塑性较低,如:Y112合金(GB/T15115-94)的强度为240MPa,延伸率仅为1%。如能进一步提高其塑性无疑将提高产品的可靠性和轻量化水平。迄今为止,国内外对铸造成型好、强韧性高、耐腐蚀性好的铸造铝合金材料都进行了大量研究,但冲击韧性≥34.3J/cm2,抗拉强度≥208MPa,断后延伸率≥6.5%,在3.5%NaCl水溶液中浸泡93h的腐蚀速率≤0.049mm/y的铸造铝合金材料尚未见报道。
如中国专利CN101798649A公开了一种锆和锶微合金化的6013型铝合金,主要由铝、1.22~1.52%的镁、0.90~1.15%的硅、0.804~1.04%的铜、0.451~0.661%的锰、0.311~0.135%的锌、0.0915~0.135%的锆和0.0157~0.0391%的锶组成;该合金的制备方法是:将纯Al融化后加入Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sr中间合金、纯Mg、纯Zn,待其融化后加入六氯乙烷精炼,静置保温5~10min后去渣并浇铸成锭。该发明合金硬度为156.0~159.1HV,抗晶间腐蚀性能处于四级,抗剥落腐蚀性能不低于PB级。该发明提供的微合金化铝合金的制备方法为本发明提供了一定的指导思路,但是,相比于本发明,该发明制备的铝合金在冲击韧性、抗拉强度、断后延伸率方面远不如本发明制备的铝合金。
发明内容
为克服现有技术中冲击韧性、抗拉强度、断后延伸率方面存在的问题,本发明提供了一种铝合金材料及其制备方法。
一种铝合金材料,包括硅、镁、铜、铁、锌、铬、铋、铪、钼、镱、锇,其余量为铝进行复合微合金化,复合微合金化的按重量百分比为以下组分:硅含量为3-4%、镁含量为2.5-2.8%、铜含量为2-2.2%、铁含量为1.8-2.2%、锌含量为1.5-1.9%、铬含量为1.2-1.5%、铋含量为1-1.5%、铪含量为0.8-1%、钼含量为0.4-0.5%、镱含量为0.3-0.5%、锇含量为0.1-0.3%,其余量为铝。
进一步地,所述铝合金材料的制备包括以下的制作步骤:步骤一:配料:计算铝合金原料用量并按照配比准备原料;步骤二:胚料熔料;步骤三:除渣排气;步骤四:混料除渣再精炼处理;步骤五:检测;步骤六:铸造成型;步骤七:热处理;步骤八:时效处理以及氧化。
进一步地,所述步骤二:胚料熔料:将铝金属材料加入高温熔炼炉中进行熔炼,并加热温度至900-1000℃;然后将配料中选取的硅、镁、铜、铁、锌、铬投放到高温熔炼炉内与金属铝进行混合熔炼;具体步骤为:保持熔炼炉内温度在850~930℃,加入硅粉,并搅拌10~15min;保持熔炼炉内温度在870~970℃,加入铜粉,并搅拌10~15min;保持熔炼炉内温度在830~940℃,加入镁粉铬粉,并搅拌15~20min;保持熔炼炉内温度在800~910℃,将锌粉分3次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌5~10min;保持熔炼炉内温度在800~810℃,将铁粉分4次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌5~8min,间隔时间为10min。
进一步地,所述胚料熔料时加入1.5%的助剂,所述助剂为高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的混合物,所述高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的组成质量比为3:5:2:1:1.5:0.5。
进一步地,所述步骤三:除渣排气:对步骤二的熔料进行搅拌、扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔10min搅拌一次,搅拌速度为1000-1200r/min,每次搅拌15min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行除气,每个石墨转子的转速控制在650~900r/min,温度控制在790~820℃,静置35-40min。
进一步地,所述步骤四:混料除渣再精炼处理,向除渣排气之后的熔料中加入相应分量的铋、铪、钼、镱、锇升温进行熔炼,从而得到铝合金混料,具体操作为;熔炼炉内温度在810~830℃,加入铋粉,并搅拌5~10min;熔炼炉内温度在850~870℃,加入铪粉,并搅拌10~15min;熔炼炉内温度在860~890℃,分2次加入钼粉和锇粉,并搅拌15~20min;熔炼炉内温度在830~850℃,加入镱粉,并搅拌10~15min;对上述铝合金混料进行搅拌、二次扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔5min搅拌一次,搅拌速度为1200~1500r/min,每次搅拌10min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行二次除气,每个石墨转子的转速控制在450-700r/min,温度控制在800~850℃,静置25~35min。
进一步地,所述混料除渣再精炼处理,所述精炼处理是将搅拌器沉入铝合金混料中的3/4深处,搅拌铝合金混料25-30min,直至铝合金混料呈现镜面光泽为止。
进一步地,所述步骤五:检测:进行炉前取样分析,检测铝合金混料中合金的成分含量,对成分含量不合格的溶体通过补料方式达到合格的范围,在熔炼过程中不断调整各金属材料的比例来达到预定的要求;所述步骤六:铸造成型;将检测合格的铝合金混料转入熔铸静置炉中,对静置炉中的铝合金混料采用半连续铸造法进行铸造,铸造温度为700~775℃,铸造速度为45~60mm/min,控制炉温为770-800℃且炉温稳定后,将铝合金混料倒入预热好的模具中,浇铸,静置,铸造时单支水流量300~310L/min。
进一步地,所述步骤七:热处理:将铸造成型之后的铝合金混料安置于580℃的温度中,保温9-10小时;之后自然冷却到室温,防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能,获得铝合金坯料。
进一步地,所述步骤八:时效处理以及氧化,将热处理之后的铝合金混料经过双级时效处理,再进行阳极氧化,所述双级时效的第一级时效温度为280~390℃,保温时间为4~8h,第二级时效温度为430℃~490℃,保温时间为24~48h。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:1、本发明通过2次时效处理工艺,可以有效地控制形变结构中析出相的生长以及位错结构的演变,可以使本发明中的铝合金获得更大的冲击韧性以及更高的抗拉强度以及合金硬度;2、本发明的电梯梯级使用的铝合金材料及其制备方法可以在现有的铝合金热加工生产装备中进行,不需增加新的热加工装备;没有增加新的工序,易于实现有利于降低能耗,节约成本;3、本发明通过在铝合金熔炼过程中加入铋、铪、钼、镱、锇元素来大大增强铝合金材料的冲击韧性以及断后延伸率,很好的解决了现有的铝合金材料冲击韧性以及断后延伸率较差,不能抵抗外界对铝合金的多次撞击和扭转的问题。
具体实施方式
以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1:
一种铝合金材料,包括硅、镁、铜、铁、锌、铬、铋、铪、钼、镱、锇,其余量为铝进行复合微合金化,复合微合金化的按重量百分比为以下组分:硅含量为3%、镁含量为2.5%、铜含量为2%、铁含量为1.8%、锌含量为1.5%、铬含量为1.2%、铋含量为1%、铪含量为0.8%、钼含量为0.4%、镱含量为0.3%、锇含量为0.1%,其余量为铝。
所述铋、铪、钼元素的质量之比为5:4:2,。
所述镱、锇的质量之比为3:1,通过合理控制镱、锇以及铋、铪、钼的比值及镱、锇和铋、铪、钼的总含量,结合先低温后高温的双级时效工艺,充分发挥元素间的诱导脱溶和抑制粗化作用。
本发明通过合金元素的复合添加并辅以特殊的双级时效工艺,充分发挥铋、铪、钼、镱、锇、锌、铁元素的协同作用,在冲击韧性、抗拉强度以及合金硬度方面产生了令人意想不到的效果。
进一步地,所述铝合金材料的制备包括以下的制作步骤:
步骤一:配料:计算铝合金原料用量并按照配比准备原料;
步骤二:胚料熔料;将铝金属材料加入高温熔炼炉中进行熔炼,并加热温度至900℃;然后将配料中选取的硅、镁、铜、铁、锌、铬投放到高温熔炼炉内与金属铝进行混合熔炼;具体步骤为:保持熔炼炉内温度在850℃,加入硅粉,并搅拌10min;保持熔炼炉内温度在870℃,加入铜粉,并搅拌10min;保持熔炼炉内温度在830℃,加入镁粉铬粉,并搅拌15min;保持熔炼炉内温度在800℃,将锌粉分3次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌5min;保持熔炼炉内温度在800℃,将铁粉分4次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌5min,间隔时间为10min。
进一步地,所述胚料熔料时加入1.5%的助剂,所述助剂为高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的混合物,所述高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的组成质量比为3:5:2:1:1.5:0.5。
步骤三:除渣排气;对步骤二的熔料进行搅拌、扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔10min搅拌一次,搅拌速度为1000r/min,每次搅拌15min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行除气,每个石墨转子的转速控制在650r/min,温度控制在790℃,静置35min。
步骤四:混料除渣再精炼处理;向除渣排气之后的熔料中加入相应分量的铋、铪、钼、镱、锇升温进行熔炼,从而得到铝合金混料,具体操作为;熔炼炉内温度在810℃,加入铋粉,并搅拌5min;熔炼炉内温度在850℃,加入铪粉,并搅拌10min;熔炼炉内温度在860℃,分2次加入钼粉和锇粉,并搅拌15min;熔炼炉内温度在830℃,加入镱粉,并搅拌10min;对上述铝合金混料进行搅拌、二次扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔5min搅拌一次,搅拌速度为1200r/min,每次搅拌10min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行二次除气,每个石墨转子的转速控制在450r/min,温度控制在800℃,静置25min。
进一步地,所述混料除渣再精炼处理,所述精炼处理是将搅拌器沉入铝合金混料中的3/4深处,搅拌铝合金混料25-30min,直至铝合金混料呈现镜面光泽为止,在搅拌过程中,往铝合金混料中撒上精炼溶剂,边加入边调整电压,搅拌时长为1h,然后停止搅拌。
步骤五:检测;进行炉前取样分析,检测铝合金混料中合金的成分含量,对成分含量不合格的溶体通过补料方式达到合格的范围,在熔炼过程中不断调整各金属材料的比例来达到预定的要求;
所述步骤六:铸造成型;将步骤六:铸造成型;检测合格的铝合金混料转入熔铸静置炉中,对静置炉中的铝合金混料采用半连续铸造法进行铸造,铸造温度为700℃,铸造速度为45mm/min,控制炉温为770℃且炉温稳定后,将铝合金混料倒入预热好的模具中,浇铸,静置,铸造时单支水流量300L/min,其中铝液铸造开始时先将少量铝液缓慢流进结晶器,当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持50s时开始铸造,铸造结束后先关闭铸造冷却水。
步骤七:热处理;将铸造成型之后的铝合金混料安置于580℃的温度中,保温9小时;之后自然冷却到室温,防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能,获得铝合金坯料。
步骤八:时效处理以及氧化;将热处理之后的铝合金混料经过双级时效处理,再进行阳极氧化,所述双级时效的第一级时效温度为280℃,保温时间为4h,第二级时效温度为430℃,保温时间为24h。
实施例二:
一种铝合金材料,包括硅、镁、铜、铁、锌、铬、铋、铪、钼、镱、锇,其余量为铝进行复合微合金化,复合微合金化的按重量百分比为以下组分:硅含量为3.5%、镁含量为2.7%、铜含量为2.1%、铁含量为2%、锌含量为1.7%、铬含量为1.3%、铋含量为1.2%、铪含量为0.9%、钼含量为0.45%、镱含量为0.4%、锇含量为0.2%,其余量为铝。
所述铋、铪、钼元素的质量之比为8:6:3。
所述镱、锇的质量之比为2:1。
进一步地,所述铝合金材料的制备包括以下的制作步骤:
步骤一:配料:计算铝合金原料用量并按照配比准备原料;
步骤二:胚料熔料;将铝金属材料加入高温熔炼炉中进行熔炼,并加热温度至950℃;然后将配料中选取的硅、镁、铜、铁、锌、铬投放到高温熔炼炉内与金属铝进行混合熔炼;具体步骤为:保持熔炼炉内温度在890℃,加入硅粉,并搅拌15min;保持熔炼炉内温度在920℃,加入铜粉,并搅拌10min;保持熔炼炉内温度在890℃,加入镁粉铬粉,并搅拌18min;保持熔炼炉内温度在860℃,将锌粉分3次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌8min;保持熔炼炉内温度在800℃,将铁粉分4次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌7min,间隔时间为10min。
进一步地,所述胚料熔料时加入1.5%的助剂,所述助剂为高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的混合物,所述高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的组成质量比为3:5:2:1:1.5:0.5。
步骤三:除渣排气;对步骤二的熔料进行搅拌、扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔10min搅拌一次,搅拌速度为1100r/min,每次搅拌15min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行除气,每个石墨转子的转速控制在760r/min,温度控制在810℃,静置38min。
步骤四:混料除渣再精炼处理;向除渣排气之后的熔料中加入相应分量的铋、铪、钼、镱、锇升温进行熔炼,从而得到铝合金混料,具体操作为;熔炼炉内温度在820℃,加入铋粉,并搅拌8min;熔炼炉内温度在860℃,加入铪粉,并搅拌12min;熔炼炉内温度在870℃,分2次加入钼粉和锇粉,并搅拌18min;熔炼炉内温度在840℃,加入镱粉,并搅拌13min;对上述铝合金混料进行搅拌、二次扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔5min搅拌一次,搅拌速度为1400r/min,每次搅拌10min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行二次除气,每个石墨转子的转速控制在560r/min,温度控制在830℃,静置30min。
进一步地,所述混料除渣再精炼处理,所述精炼处理是将搅拌器沉入铝合金混料中的3/4深处,搅拌铝合金混料28min,直至铝合金混料呈现镜面光泽为止,在搅拌过程中,往铝合金混料中撒上精炼溶剂,边加入边调整电压,搅拌时长为1h,然后停止搅拌。
步骤五:检测;进行炉前取样分析,检测铝合金混料中合金的成分含量,对成分含量不合格的溶体通过补料方式达到合格的范围,在熔炼过程中不断调整各金属材料的比例来达到预定的要求。
步骤六:铸造成型;将检测合格的铝合金混料转入熔铸静置炉中,对静置炉中的铝合金混料采用半连续铸造法进行铸造,铸造温度为740℃,铸造速度为50mm/min,控制炉温为780℃且炉温稳定后,将铝合金混料倒入预热好的模具中,浇铸,静置,铸造时单支水流量300L/min,其中铝液铸造开始时先将少量铝液缓慢流进结晶器,当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持50s时开始铸造,铸造结束后先关闭铸造冷却水。
步骤七:热处理;将铸造成型之后的铝合金混料安置于580℃的温度中,保温9.5小时;之后自然冷却到室温,防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能,获得铝合金坯料。
步骤八:时效处理以及氧化,将热处理之后的铝合金混料经过双级时效处理,再进行阳极氧化,所述双级时效的第一级时效温度为340℃,保温时间为6h,第二级时效温度为430℃~490℃,保温时间为36h。
实施例三:
一种铝合金材料,包括硅、镁、铜、铁、锌、铬、铋、铪、钼、镱、锇,其余量为铝进行复合微合金化,复合微合金化的按重量百分比为以下组分:硅含量为4%、镁含量为2.8%、铜含量为2.2%、铁含量为2.2%、锌含量为1.9%、铬含量为1.5%、铋含量为1.5%、铪含量为1%、钼含量为0.5%、镱含量为0.5%、锇含量为0.3%,其余量为铝。
所述铋、铪、钼元素的质量之比为3:2:1。
所述镱、锇的质量之比为5:3。
进一步地,所述铝合金材料的制备包括以下的制作步骤:
步骤一:配料:计算铝合金原料用量并按照配比准备原料;
步骤二:胚料熔料;将铝金属材料加入高温熔炼炉中进行熔炼,并加热温度至1000℃;然后将配料中选取的硅、镁、铜、铁、锌、铬投放到高温熔炼炉内与金属铝进行混合熔炼;具体步骤为:保持熔炼炉内温度在930℃,加入硅粉,并搅拌15min;保持熔炼炉内温度在970℃,加入铜粉,并搅拌15min;保持熔炼炉内温度在940℃,加入镁粉铬粉,并搅拌20min;保持熔炼炉内温度在910℃,将锌粉分3次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌10min;保持熔炼炉内温度在810℃,将铁粉分4次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌8min,间隔时间为10min。
进一步地,所述胚料熔料时加入1.5%的助剂,所述助剂为高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的混合物,所述高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的组成质量比为3:5:2:1:1.5:0.5。
步骤三:除渣排气;对步骤二的熔料进行搅拌、扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔10min搅拌一次,搅拌速度为1200r/min,每次搅拌15min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行除气,每个石墨转子的转速控制在900r/min,温度控制在820℃,静置40min。
步骤四:混料除渣再精炼处理;向除渣排气之后的熔料中加入相应分量的铋、铪、钼、镱、锇升温进行熔炼,从而得到铝合金混料,具体操作为;熔炼炉内温度在830℃,加入铋粉,并搅拌10min;熔炼炉内温度在870℃,加入铪粉,并搅拌15min;熔炼炉内温度在890℃,分2次加入钼粉和锇粉,并搅拌20min;熔炼炉内温度在850℃,加入镱粉,并搅拌15min;对上述铝合金混料进行搅拌、二次扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔5min搅拌一次,搅拌速度为1500r/min,每次搅拌10min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行二次除气,每个石墨转子的转速控制在700r/min,温度控制在850℃,静置35min。
进一步地,所述混料除渣再精炼处理,所述精炼处理是将搅拌器沉入铝合金混料中的3/4深处,搅拌铝合金混料30min,直至铝合金混料呈现镜面光泽为止,在搅拌过程中,往铝合金混料中撒上精炼溶剂,边加入边调整电压,搅拌时长为1h,然后停止搅拌。
步骤五:检测;进行炉前取样分析,检测铝合金混料中合金的成分含量,对成分含量不合格的溶体通过补料方式达到合格的范围,在熔炼过程中不断调整各金属材料的比例来达到预定的要求。
步骤六:铸造成型;将检测合格的铝合金混料转入熔铸静置炉中,对静置炉中的铝合金混料采用半连续铸造法进行铸造,铸造温度为775℃,铸造速度为60mm/min,控制炉温为800℃且炉温稳定后,将铝合金混料倒入预热好的模具中,浇铸,静置,铸造时单支水流量310L/min,其中铝液铸造开始时先将少量铝液缓慢流进结晶器,当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持50s时开始铸造,铸造结束后先关闭铸造冷却水。
步骤七:热处理;将铸造成型之后的铝合金混料安置于580℃的温度中,保温10小时;之后自然冷却到室温,防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能,获得铝合金坯料。
步骤八:时效处理以及氧化,将热处理之后的铝合金混料经过双级时效处理,再进行阳极氧化,所述双级时效的第一级时效温度为390℃,保温时间为8h,第二级时效温度为490℃,保温时间为48h。
对比例一:
去除步骤三:第一次除渣排气的动作,只保留第二次除渣排气的动作的,其余含量以及铝合金的制备方法,同实施例3。
对比例二:
去除铋、铪、钼的元素,其余含量以及铝合金的制备方法,同实施例3。
对比例三:
去除镱、锇的元素,其余含量以及铝合金的制备方法,同实施例3。
对比例四:
时效处理为1次时效处理,其余含量以及铝合金的制备方法,同实施例3。
对铝合金材料的冲击韧性、抗拉强度、断后延伸率、在3.5%NaCl水溶液中浸泡93h的抗腐蚀性能、合金硬度进行检测,实施例和对比例铝合金材料的性能检测见表1。
表1:实施例和对比例铝合金材料的性能检测
从表1的结果表明,本发明实施例的铝合金材料的冲击韧性、抗拉强度、断后延伸率、在3.5%NaCl水溶液中浸泡93h的抗腐蚀性能、合金硬度明显优于对比例,说明本发明提供的电梯梯级的铝合金具有很好的使用性能。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝合金材料,其特征在于:包括硅、镁、铜、铁、锌、铬、铋、铪、钼、镱、锇,其余量为铝进行复合微合金化,复合微合金化的按重量百分比为以下组分:硅含量为3-4%、镁含量为2.5-2.8%、铜含量为2-2.2%、铁含量为1.8-2.2%、锌含量为1.5-1.9%、铬含量为1.2-1.5%、铋含量为1-1.5%、铪含量为0.8-1%、钼含量为0.4-0.5%、镱含量为0.3-0.5%、锇含量为0.1-0.3%,其余量为铝。
2.根据权利要求1所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述铝合金材料的制备包括以下的制作步骤:步骤一:配料:计算铝合金原料用量并按照配比准备原料;步骤二:胚料熔料;步骤三:除渣排气;步骤四:混料除渣再精炼处理;步骤五:检测;步骤六:铸造成型;步骤七:热处理;步骤八:时效处理以及氧化。
3.根据权利要求2所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述步骤二:胚料熔料:将铝金属材料加入高温熔炼炉中进行熔炼,并加热温度至900-1000℃;然后将配料中选取的硅、镁、铜、铁、锌、铬投放到高温熔炼炉内与金属铝进行混合熔炼;具体步骤为:保持熔炼炉内温度在850~930℃,加入硅粉,并搅拌10~15min;保持熔炼炉内温度在870~970℃,加入铜粉,并搅拌10~15min;保持熔炼炉内温度在830~940℃,加入镁粉铬粉,并搅拌15~20min;保持熔炼炉内温度在800~910℃,将锌粉分3次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌5~10min;保持熔炼炉内温度在800~810℃,将铁粉分4次加入熔炼炉内,每加一次料搅拌5~8min,间隔时间为10min。
4.根据权利要求2所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述胚料熔料时加入1.5%的助剂,所述助剂为高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的混合物,所述高岭土、硅藻土、六钛酸钾晶须、石墨烯、滑石粉、陶土的组成质量比为3:5:2:1:1.5:0.5。
5.根据权利要求2所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述步骤三:除渣排气:对步骤二的熔料进行搅拌、扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔10min搅拌一次,搅拌速度为1000-1200r/min,每次搅拌15min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行除气,每个石墨转子的转速控制在650~900r/min,温度控制在790~820℃,静置35-40min。
6.根据权利要求2所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述步骤四:混料除渣再精炼处理,向除渣排气之后的熔料中加入相应分量的铋、铪、钼、镱、锇升温进行熔炼,从而得到铝合金混料,具体操作为;熔炼炉内温度在810~830℃,加入铋粉,并搅拌5~10min;熔炼炉内温度在850~870℃,加入铪粉,并搅拌10~15min;熔炼炉内温度在860~890℃,分2次加入钼粉和锇粉,并搅拌15~20min;熔炼炉内温度在830~850℃,加入镱粉,并搅拌10~15min;对上述铝合金混料进行搅拌、二次扒渣,除去熔料中的大杂质,每隔5min搅拌一次,搅拌速度为1200~1500r/min,每次搅拌10min,搅拌3次;搅拌之后采用石墨转子对熔料进行二次除气,每个石墨转子的转速控制在450-700r/min,温度控制在800~850℃,静置25~35min。
7.根据权利要求6所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述混料除渣再精炼处理,所述精炼处理是将搅拌器沉入铝合金混料中的3/4深处,搅拌铝合金混料25-30min,直至铝合金混料呈现镜面光泽为止。
8.根据权利要求2所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述步骤五:检测:进行炉前取样分析,检测铝合金混料中合金的成分含量,对成分含量不合格的溶体通过补料方式达到合格的范围,在熔炼过程中不断调整各金属材料的比例来达到预定的要求;所述步骤六:铸造成型;将检测合格的铝合金混料转入熔铸静置炉中,对静置炉中的铝合金混料采用半连续铸造法进行铸造,铸造温度为700~775℃,铸造速度为45~60mm/min,控制炉温为770-800℃且炉温稳定后,将铝合金混料倒入预热好的模具中,浇铸,静置,铸造时单支水流量300~310L/min。
9.根据权利要求2所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述步骤七:热处理:将铸造成型之后的铝合金混料安置于580℃的温度中,保温9-10小时;之后自然冷却到室温,防止应力和成分不均匀造成后续的加工成型和力学性能,获得铝合金坯料。
10.根据权利要求2所述一种铝合金材料及其制备方法,其特征在于:所述步骤八:时效处理以及氧化,将热处理之后的铝合金混料经过双级时效处理,再进行阳极氧化。
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CN114351015A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-15 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | 一种细晶铝合金及其制备方法和应用 |
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