CN111349799A - 一种铝合金铸锭及其制备方法 - Google Patents

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史贵山
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Abstract

本发明提供了一种铝合金铸锭及其制备方法,所述制备方法包括以下步骤:A)将铝锭熔化,得到熔体;所述铝锭中,V与Ti的含量之和≤0.015wt%;B)将所述熔体先进行炉内精炼,然后进行炉外精炼,得到净化后的熔体;C)将所述净化后的熔体在720~745℃下进行铸造,得到铝合金铸锭。采用本发明的生产方法生产得到的铝合金电导率较高。本发明通过进一步控制铝锭中其他元素的含量,对于提高铝合金铸锭的电导率有促进作用。与现有技术相比,本发明提供的生产方法成本较低,适合推广应用。结果表明,本发明制备得到的铝合金铸锭的电导率≥62%IACS,电导率较高。

Description

一种铝合金铸锭及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域,尤其涉及一种铝合金铸锭及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
铝合金密度低,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,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。然而,现有的生产方法得到的铝合金铸锭的电导率基本在56~61%IACS,不能满足用户对电导率≥62%IACS的需求。
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铝合金铸锭及其制备方法,本发明制备得到的铝合金铸锭的电导率较高。
本发明提供了一种铝合金铸锭的生产方法,包括以下步骤:
A)将铝锭熔化,得到熔体;所述铝锭中,V与Ti的含量之和≤0.015wt%;
B)将所述熔体先进行炉内精炼,然后进行炉外精炼,得到净化后的熔体;
C)将所述净化后的熔体在720~745℃下进行铸造,得到铝合金铸锭。
优选的,步骤A)中,所述铝锭中,Al的含量为99.50~99.75wt%,Si的含量≤0.08wt%,Fe的含量≤0.20wt%,Cu的含量≤0.01wt%,Cr的含量≤0.005wt%。
优选的,步骤B)中,所述炉内精炼的温度为730~750℃,所述炉内精炼的时间为15~30min;
所述炉内精炼的精炼气体包括氮气和氯气。
优选的,步骤B)中,所述炉外精炼包括在线除气精炼和在线过滤;
所述在线除气精炼的精炼气体为氩气,在线除气精炼的温度720~745℃,在线过滤的温度为710~730℃。
优选的,步骤B)中,所述炉内精炼和炉外精炼均无需添加细化剂。
优选的,步骤C)中,所述铸造的速度为40~60mm/min。
优选的,步骤C)中,所述铸造的冷却水流量为150~250m3/h。
优选的,步骤C)中,所述铸造中无需添加细化剂。
优选的,步骤C)中,所述铸造完成后,还包括:对铸锭进行锯切。
本发明还提供了一种上文所述生产方法生产的铝合金铸锭。
本发明提供了一种铝合金铸锭的生产方法,包括以下步骤:A)将铝锭熔化,得到熔体;所述铝锭中,V与Ti的含量之和≤0.015wt%;B)将所述熔体先进行炉内精炼,然后进行炉外精炼,得到净化后的熔体;C)将所述净化后的熔体在720~745℃下进行铸造,得到铝合金铸锭。采用本发明的生产方法生产得到的铝合金电导率较高。本发明通过进一步控制铝锭中其他元素的含量,对于提高铝合金铸锭的电导率有促进作用。与现有技术相比,本发明提供的生产方法成本较低,适合推广应用。
实验结果表明,本发明制备得到的铝合金铸锭的电导率≥62%IACS,电导率较高。根据标准ASTM B209M-2007《铝和铝合金薄板材和板材(米制)的标准规范》检测本发明得到的铝合金铸锭的力学性能可知,本发明的铝合金铸锭的纵向屈服强度不低于61Mpa,纵向抗拉强度不低于81Mpa。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
本发明提供了一种铝合金铸锭的生产方法,包括以下步骤:
A)将铝锭熔化,得到熔体;所述铝锭中,V与Ti的含量之和≤0.015wt%;
B)将所述熔体先进行炉内精炼,然后进行炉外精炼,得到净化后的熔体;
C)将所述净化后的熔体在720~745℃下进行铸造,得到铝合金铸锭。
本发明先将铝锭熔化,得到熔体。
所述铝锭中,控制V与Ti的含量之和≤0.015wt%。在本发明的实施例中,所述铝锭中,Al的含量为99.50~99.75wt%,Si的含量≤0.08wt%,Fe的含量≤0.20wt%,Cu的含量≤0.01wt%,Cr的含量≤0.005wt%。本发明的某些实施例中,所述铝锭包括Al、Mn、Mg、Zn、Ga、Si、Fe、Cu、Cr、V和Ti。在某些实施例中,所述铝锭中,Al的含量为99.65~99.75wt%,Mn、Mg、Zn和Ga的含量为0.04~0.07wt%,Si的含量为0.06~0.08wt%,Fe的含量为0.15~0.19wt%,Cu的含量为0.001~0.005wt%,Cr的含量为0.001~0.002wt%,V和Ti的含量为0.003~0.010wt%。各组分含量之和为100%。在某些实施例中,所述铝锭包括99.65wt%的Al;0.07wt%的Mn、Mg、Zn和Ga;0.08wt%的Si;0.19wt%的Fe;0.005wt%的Cu;0.002wt%的Cr;0.003wt%的V和Ti。在某些实施例中,所述铝锭包括99.738wt%的Al;0.04wt%的Mn、Mg、Zn和Ga;0.06wt%的Si;0.15wt%的Fe;0.001wt%的Cu;0.001wt%的Cr;0.01wt%的V和Ti。在某些实施例中,所述铝锭包括99.728wt%的Al;0.04wt%的Mn、Mg、Zn和Ga;0.07wt%的Si;0.15wt%的Fe;0.001wt%的Cu;0.001wt%的Cr;0.010wt%的V和Ti。
本发明中的铝锭优选为氧化铝电解后得到的。
在本发明的实施例中,所述熔化的熔体温度为720~760℃。在某些实施例中,所述熔化的熔体温度为730℃或740℃。本发明的实施例中,所述熔化的炉膛温度为950~1150℃。在某些实施例中,所述熔化的炉膛温度为1000℃。
本发明的实施例中,得到熔体后,还要进行扒渣。所述扒渣前无需添加助剂,所述助剂包括细化剂。所述细化剂包括铝钛合金、Al-Ti-B块和Al-Ti-B丝中的一种或几种。
所述扒渣后,将所述熔体先进行炉内精炼,然后进行炉外精炼,得到净化后的熔体。
本发明的实施例中,所述炉内精炼采用“T”型人工精炼或HD-2000自动精炼。在本发明的实施例中,所述炉内精炼的温度为730~750℃。在某些实施例中,所述炉内精炼的温度为730℃、740℃或750℃。本发明的实施例中,所述炉内精炼的时间为15~30min。在某些实施例中,所述炉内精炼的时间为15min、20min或30min。本发明的实施例中,所述炉内精炼的精炼气体包括氮气和氯气。所述氮气的流量为150~250L/min。在某些实施例中,所述氮气的流量为180L/min或200L/min。所述氯气的流量为1~5L/min。在某些实施例中,所述氯气的流量为1L/min或2L/min。本发明的实施例中,所述炉内精炼无需添加细化剂,比如铝钛合金、Al-Ti-B块和Al-Ti-B丝中的一种或几种。本发明的实施例中,所述炉内精炼的熔体表面的精炼气泡高度≤80mm。
在本发明的实施例中,所述炉外精炼包括在线除气精炼和在线过滤。本发明的实施例中,所述在线除气精炼的温度为720~745℃。在某些实施例中,所述在线除气精炼的温度为720℃、730℃或745℃。本发明的实施例中,所述在线除气精炼的时间为15~30min。在某些实施例中,所述在线除气精炼的时间为20min或30min。本发明的实施例中,所述在线除气精炼的精炼气体为氩气。所述在线除气精炼的精炼气体的流量为50~80L/min。在某些实施例中,所述氩气的流量为50L/min或60L/min。本发明的实施例中,所述在线除气精炼无需添加细化剂,比如铝钛合金、Al-Ti-B块和Al-Ti-B丝中的一种或几种。所述在线除气精炼的设备为旋转除气装置。在某些实施例中,所述旋转除气装置为DDF装置、ALPUR装置或SNIF装置。本发明的实施例中,所述在线除气精炼后的熔体中的氢含量<0.15mL/100gAl。
本发明的实施例中,所述在线过滤的温度为710~730℃。在某些实施例中,所述在线过滤的温度为710℃、720℃或730℃。本发明的实施例中,所述在线过滤使用双级板式过滤,其中,一级过滤箱体采用过滤精度为30~40ppi的泡沫陶瓷过滤片,二级过滤箱体采用过滤精度为50~60ppi的泡沫陶瓷过滤片。本发明的实施例中,所述在线过滤无需添加细化剂,比如铝钛合金、Al-Ti-B块和Al-Ti-B丝中的一种或几种。
得到净化后的熔体后,将所述净化后的熔体在720~745℃下进行铸造,得到铝合金铸锭。
所述铸造的温度为720~745℃。在本发明的某些实施例中,所述铸造的温度为720℃、730℃或745℃。本发明的实施例中,所述铸造的速度为40~60mm/min。在某些实施例中,所述铸造的速度为40mm/min、50mm/min或60mm/min。本发明的实施例中,所述铸造的冷却水流量为150~250m3/h。在某些实施例中,所述铸造的冷却水流量为200m3/h、220m3/h或230m3/h。本发明的实施例中,所述铸造中无需添加细化剂,比如铝钛合金、Al-Ti-B块和Al-Ti-B丝中的一种或几种。
本发明的实施例中,所述铸造完成后,还包括:对铸锭进行锯切,得到铝合金铸锭。
本发明对上述所采用的原料的来源并无特殊的限制,可以为一般市售。
本发明还提供了一种上文所述的生产方法生产得到的铝合金铸锭。本发明的铝合金铸锭的电导率≥62%IACS,电导率较高。
本发明提供了一种铝合金铸锭的生产方法,包括以下步骤:A)将铝锭熔化,得到熔体;所述铝锭中,V与Ti的含量之和≤0.015wt%;B)将所述熔体先进行炉内精炼,然后进行炉外精炼,得到净化后的熔体;C)将所述净化后的熔体在720~745℃下进行铸造,得到铝合金铸锭。采用本发明的生产方法生产得到的铝合金电导率较高。本发明通过进一步控制铝锭中其他元素的含量,对于提高铝合金铸锭的电导率有促进作用。与现有技术相比,本发明提供的生产方法成本较低,适合推广应用。
实验结果表明,本发明制备得到的铝合金铸锭的电导率≥62%IACS,电导率较高。根据标准ASTM B209M-2007《铝和铝合金薄板材和板材(米制)的标准规范》检测本发明得到的铝合金铸锭的力学性能可知,本发明的铝合金铸锭的纵向屈服强度为61~67Mpa,纵向抗拉强度为81~90Mpa。
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铝合金铸锭及其制备方法进行详细描述,但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例中所用的原料组分均为一般市售。
实施例1
将铝锭熔化,得到熔体;所述熔化的溶体温度为740℃,所述熔化的炉膛温度为1000℃。所述铝锭中,V与Ti的含量之和为0.003wt%,Si的含量为0.08wt%,Fe的含量为0.19wt%,Cu的含量为0.005wt%,Cr的含量为0.002wt%,Mn、Mg、Zn和Ga的含量之和为0.07wt%,Al的含量为99.65wt%。
将所述熔体在无细化剂的条件下进行扒渣,然后将扒渣后的熔体采用“T”型人工精炼,所述精炼的精炼气体为氮气和氯气,所述氮气的流量为180L/min,所述氯气的流量为2L/min,炉内精炼的温度为730℃,时间为30min,所述精炼的熔体表面的精炼气泡高度≤80mm。所述精炼无需细化剂。
上述精炼后的熔体先经在线除气精炼,所述在线除气精炼的精炼气体为氩气,流量为50L/min,在线除气精炼的温度为720℃,时间为30min,所述在线除气精炼无需细化剂,在线除气精炼后的熔体中的氢含量<0.15mL/100gAl。在线除气精炼后的熔体在710℃下使用双级板式过滤,其中,一级过滤箱体采用过滤精度为30ppi的泡沫陶瓷过滤片,二级过滤箱体采用过滤精度为50ppi的泡沫陶瓷过滤片,得到净化后的熔体。所述在线除气精炼无需细化剂。
将所述净化后的熔体在720℃下进行铸造,所述铸造的速度为40mm/min,所述铸造的冷却水流量为200m3/h,得到铸锭经锯切,得到铝合金铸锭。所述铸造中无需添加细化剂。
检测得到的铝合金铸锭的电导率,实验结果表明,本发明制备得到的铝合金铸锭的电导率为62.4~63%IACS,电导率较高。根据标准ASTM B209M-2007《铝和铝合金薄板材和板材(米制)的标准规范》检测本实施例得到的铝合金铸锭的力学性能可知,本实施例的铝合金铸锭的纵向屈服强度为61~66Mpa,纵向抗拉强度为84~87Mpa。
实施例2
将铝锭熔化,得到熔体;所述熔化的溶体温度为730℃,所述熔化的炉膛温度为1000℃。所述铝锭中,V与Ti的含量之和为0.01wt%,Si的含量为0.06wt%,Fe的含量为0.15wt%,Cu的含量为0.001wt%,Cr的含量为0.001wt%,Mn、Mg、Zn和Ga的含量之和为0.04wt%,Al的含量为99.738wt%。
将所述熔体在无细化剂的条件下进行扒渣,然后将扒渣后的熔体进行HD-2000自动精炼,所述精炼的精炼气体为氮气和氯气,所述氮气的流量为200L/min,所述氯气的流量为2L/min,炉内精炼的温度为740℃,时间为20min,所述精炼的熔体表面的精炼气泡高度≤80mm。所述精炼无需细化剂。
上述精炼后的熔体先经在线除气精炼,所述在线除气精炼的精炼气体为氩气,流量为60L/min,在线除气精炼的温度为730℃,时间为20min,所述在线除气精炼无需细化剂,在线除气精炼后的熔体中的氢含量<0.15mL/100gAl。在线除气精炼后的熔体在720℃下使用双级板式过滤,其中,一级过滤箱体采用过滤精度为40ppi的泡沫陶瓷过滤片,二级过滤箱体采用过滤精度为50ppi的泡沫陶瓷过滤片,得到净化后的熔体。所述在线除气精炼无需细化剂。
将所述净化后的熔体在730℃下进行铸造,所述铸造的速度为50mm/min,所述铸造的水流量为220m3/h,得到铸锭经锯切,得到铝合金铸锭。所述铸造中无需添加细化剂。
检测得到的铝合金铸锭的电导率,实验结果表明,本发明制备得到的铝合金铸锭的电导率为62.3~63.3%IACS,电导率较高。根据标准ASTM B209M-2007《铝和铝合金薄板材和板材(米制)的标准规范》检测本实施例得到的铝合金铸锭的力学性能可知,本实施例的铝合金铸锭的纵向屈服强度为62~63Mpa,纵向抗拉强度为81~82Mpa。
实施例3
将铝锭熔化,得到熔体;所述熔化的溶体温度为740℃,所述熔化的炉膛温度为1000℃。所述铝锭中,V与Ti的含量之和为0.010wt%,Si的含量为0.07wt%,Fe的含量为0.15wt%,Cu的含量为0.001wt%,Cr的含量为0.001wt%。Mn、Mg、Zn和Ga的含量之和为0.04wt%。Al的含量为99.728wt%。
将所述熔体在无细化剂的条件下进行扒渣,然后将扒渣后的熔体进行“T”型人工精炼,所述精炼的精炼气体为氮气和氯气,所述氮气的流量为180L/min,所述氯气的流量为1L/min,炉内精炼的温度为750℃,时间为20min,所述精炼的熔体表面的精炼气泡高度≤80mm。所述精炼无需细化剂。
炉内精炼后的熔体先经在线除气精炼,所述在线除气精炼的精炼气体为氩气,流量为50L/min,在线除气精炼的温度为745℃,时间为20min,所述在线除气精炼无需细化剂,在线除气精炼后的熔体中的氢含量<0.15mL/100gAl。在线除气精炼后的熔体在730℃下使用双级板式过滤,其中,一级过滤箱体采用过滤精度为40ppi的泡沫陶瓷过滤片,二级过滤箱体采用过滤精度为50ppi的泡沫陶瓷过滤片,得到净化后的熔体。所述在线除气精炼无需细化剂。
将所述净化后的熔体在745℃下进行铸造,所述铸造的速度为60mm/min,所述铸造的冷却水流量为230m3/h,得到铸锭经锯切,得到铝合金铸锭。所述铸造中无需添加细化剂。
检测得到的铝合金铸锭的电导率,实验结果表明,本发明制备得到的铝合金铸锭的电导率为62.2~62.7%IACS,电导率较高。根据标准ASTM B209M-2007《铝和铝合金薄板材和板材(米制)的标准规范》检测本实施例得到的铝合金铸锭的力学性能可知,本实施例的铝合金铸锭的纵向屈服强度为61~67Mpa,纵向抗拉强度为89~90Mpa。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铝合金铸锭的生产方法,包括以下步骤:
A)将铝锭熔化,得到熔体;所述铝锭中,V与Ti的含量之和≤0.015wt%;
B)将所述熔体先进行炉内精炼,然后进行炉外精炼,得到净化后的熔体;
C)将所述净化后的熔体在720~745℃下进行铸造,得到铝合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤A)中,所述铝锭中,Al的含量为99.50~99.75wt%,Si的含量≤0.08wt%,Fe的含量≤0.20wt%,Cu的含量≤0.01wt%,Cr的含量≤0.005wt%。
3.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤B)中,所述炉内精炼的温度为730~750℃,所述炉内精炼的时间为15~30min;
所述炉内精炼的精炼气体包括氮气和氯气。
4.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤B)中,所述炉外精炼包括在线除气精炼和在线过滤;
所述在线除气精炼的精炼气体为氩气,在线除气精炼的温度720~745℃,在线过滤的温度为710~730℃。
5.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤B)中,所述炉内精炼和炉外精炼均无需添加细化剂。
6.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤C)中,所述铸造的速度为40~60mm/min。
7.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤C)中,所述铸造的冷却水流量为150~250m3/h。
8.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤C)中,所述铸造中无需添加细化剂。
9.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,步骤C)中,所述铸造完成后,还包括:对铸锭进行锯切。
10.权利要求1~9任意一项生产的铝合金铸锭。
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