CN111719073A - 一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法 - Google Patents

一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111719073A
CN111719073A CN202010629278.0A CN202010629278A CN111719073A CN 111719073 A CN111719073 A CN 111719073A CN 202010629278 A CN202010629278 A CN 202010629278A CN 111719073 A CN111719073 A CN 111719073A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
casting
tic
nano tic
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010629278.0A
Other languages
English (en)
Inventor
赵庆龙
刘肖
纪振威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202010629278.0A priority Critical patent/CN111719073A/zh
Publication of CN111719073A publication Critical patent/CN111719073A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1047—Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明公开一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al‑Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法。所述的Al‑Cu及TiC/Al‑Cu合金的铸轧方法包括：步骤1、制备Al‑Cu合金熔体，并加入纳米TiC陶瓷颗粒中间合金；步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板；步骤3、对Al‑Cu及TiC/Al‑Cu合金薄板进行T6热处理。通过对比Al‑Cu及TiC/Al‑Cu合金，添加纳米TiC颗粒实现了晶粒细化，明显改善了由双辊铸轧制备的Al‑Cu合金中Cu元素的中心偏析，并同时提高了双辊铸轧Al‑Cu合金在T6热处理后的强塑性。本发明可以为生产高性能的铸轧高合金含量板材提供重要的技术支持。

Description

一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元 素中心偏析的铸轧方法
技术领域
本发明涉及铝合金板材制备技术领域，更具体的是，本发明涉及一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法。
背景技术
传统的铝合金薄板制备需要许多工艺步骤，例如通过直接冷铸、均质处理、表面剥落、热/冷轧以及退火等工艺来制造大型板坯。双辊铸轧技术可以直接由熔融金属中生产出薄板，并且只需少量的后续轧制和热处理工艺即可制造出近净成形产品，从而显著降低生产成本和时间。近些年来，双辊铸轧这项技术由于其本身带来的良好的经济效益，低能耗以及低污染而备受关注。然而，尽管双辊铸轧这项技术已经历几十年的发展，但大多数批量生产的铝合金仍然局限于低合金含量的体系，例如1xxx、3xxx及8xxx系列。近年来，用于汽车行业高强度低成本的铝合金板材的需求日益增长，因而对高合金含量的铝合金板材的研究及制备相当重要，如2xxx和7xxx系列。
通常来说，在通过双辊铸轧制备铝合金板材的过程中，板材的质量永远是个重要的关注点，大部分的铸造缺陷很难通过后续的轧制及热处理工艺来控制，这会导致最终产品的机械性能严重分散。中心偏析是板材组织中不可避免的铸造缺陷，即使在经历轧制处理和热处理后，中心偏析通常仍会保留到最终产品中。合金板材中的中心偏析一般以与合金元素形成共晶组织的形式存在，这种缺陷通常会导致合金板材提前断裂并降低强度，还可能影响材料的疲劳性能。因此，带材制备过程中对中心偏析的控制至关重要。
目前，在工业生产中一般通过调整铸造参数来控制中心偏析，然而，对于不同成分的材料，其最优的铸造条件的获得方式是不同的，并且需要大量的时间去调整优化。近些年来，在一些学者的研究中开始向铸轧过程中引入外加物理场，外加物理场的引入可以一定程度减轻中心偏析的程度，但是这会使铸轧过程变得复杂并且耗能。因此，这需要其他经济可行的方法来解决这个问题，以保证不使铸轧过程复杂化及高耗能的前提下，有效控制高合金合金板材中的中心偏析程度，使合金板材具有良好的综合力学性能，这对双辊铸轧高合金含量铝合金板材的应用发展具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明设计开发了一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法。通过添加纳米TiC颗粒，并对其含量进行调节，实现了晶粒细化，明显改善了由双辊铸轧制备的Al-Cu合金中Cu元素的中心偏析，并同时提高了双辊铸轧Al-Cu合金在T6热处理后的强塑性。
本发明提供的技术方案为：
一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法，包括：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板；
步骤3、对Al-Cu及TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理。
优选的是，所述Al-Cu合金熔体的组分的质量百分比为：Cu：4.5-5.5％，余量为Al；
其中所述纳米TiC颗粒的加入量为所述Al-Cu合金熔体质量的0.2-2.0％。
优选的是，所述步骤1具体包括：
1)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
2)向熔融的Al-Cu合金液中加入纳米TiC铝基中间合金，机械搅拌1-2min后进行超声处理；
3)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
其中，所述纳米TiC铝基中间合金中纳米TiC的质量分数为20-40％，并且通过控制所述纳米TiC铝基中间合金的质量使所述纳米TiC颗粒的质量分数为0.2-2.0％；
优选的是，所述步骤2具体包括：
将制得的Al-Cu及TiC/Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成Al-Cu及TiC/Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为6-10m/min，辊缝间距为0.3-1.0mm，铸轧板厚度为1.5-2.5mm；
优选的是，所述步骤3具体包括：
将由双辊铸轧制得的Al-Cu及TiC/Al-Cu薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即并取出放入20-25℃的水中进行淬火，接着从水中取出在160-165℃下保温8-10h，空冷。
优选的是，所述纳米TiC铝基中间合金的制备包括如下步骤：
a)按比例称取石墨片、钛粉和铝粉并混合球磨24-36h；
其中，所述石墨片和钛粉的摩尔比为1∶1且所述石墨片和钛粉的总质量百分比为20-40％；
b)将石墨片、钛粉和铝粉的混合合金粉末制成圆柱压块，并置于石墨模具中，在真空环境下加热到850-950℃，保温10min后冷却至室温，得到纳米TiC铝基中间合金。
优选的是，所述纳米TiC颗粒的直径为80-100nm。
本发明所述的有益效果：
通过对比由双辊铸轧制备的Al-Cu及TiC/Al-Cu合金板材，添加纳米TiC颗粒后实现了晶粒细化，明显改善了由双辊铸轧制备的Al-Cu合金中Cu元素的中心偏析，并同时提高了双辊铸轧Al-Cu合金在T6热处理后的强塑性。本发明可以为生产高性能的铸轧高合金含量板材提供重要的技术支持。
附图说明
图1为本发明所述对比例1即没有添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材的BSE图片。
图2为本发明所述对比例2即没有添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材的BSE图片。
图3为本发明实施例1所述添加0.2wt.％纳米TiC颗粒后Al-Cu合金板材的BSE图片。
图4为本发明实施例2所述添加0.5wt.％纳米TiC颗粒后Al-Cu合金板材的BSE图片。
图5为本发明实施例3所述添加0.8wt.％纳米TiC颗粒后Al-Cu合金板材的BSE图片。
图6为本发明实施例3所述添加2.0wt.％纳米TiC颗粒后Al-Cu合金板材的BSE图片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法，包括如下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板；
步骤3、对Al-Cu及TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理。
其中，所述Al-Cu合金熔体的组分的质量百分比为：Cu：4.5-5.5％，余量为Al；
所述纳米TiC颗粒的加入量为所述Al-Cu合金熔体质量的0.2-2.0％。
所述纳米TiC中间合金的制备包括如下步骤：
a)按比例称取石墨片、钛粉和铝粉并混合球磨24-36h；
其中，所述石墨片和钛粉的摩尔比为1∶1且所述石墨片和钛粉的总质量百分比为20-40％；
b)将石墨片、钛粉和铝粉的混合合金粉末制成圆柱压块，并置于石墨模具中，在真空环境下加热到850-950℃，保温10min后冷却至室温，得到纳米TiC铝基中间合金。
对比例1
未添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材，所述Al-Cu合金熔体的组分的质量百分比为：Cu：4.5-5.5％，余量为Al；
其具体制备方法包括如下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体：
1)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
2)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板：
将制得的Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为3-5m/min，辊缝间距为0.3-0.5mm，铸轧板厚度为1.5-1.8mm；
步骤3、对Al-Cu合金薄板进行T6热处理：
1)将由双辊铸轧制得的Al-Cu薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即取出并放入20-25℃的水中进行淬火；
2)将淬火后的试样放入预先加热好的小型气氛炉中，设定温度为160-165℃，保温8-10h，取出后空冷。
对T6热处理后的Al-Cu合金板材进行力学性能测试：没有加入纳米TiC颗粒的Al-Cu合金板材，室温屈服强度为177.6MPa，抗拉强度为303.5MPa，均匀延伸率为7.3％。其板材微观组织如图1所示，可以看到在试样中心区域存在大片Cu元素富集的偏析区域。
对比例2
未添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材，所述Al-Cu合金熔体的组分的质量百分比为：Cu：4.5-5.5％，余量为Al；
其具体制备方法包括如下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体：
3)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
4)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板：
将制得的Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为6-10m/min，辊缝间距为0.6-1.0mm，铸轧板厚度为2.0-2.5mm；
步骤3、对Al-Cu合金薄板进行T6热处理：
3)将由双辊铸轧制得的Al-Cu薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即取出并放入20-25℃的水中进行淬火；
4)将淬火后的试样放入预先加热好的小型气氛炉中，设定温度为160-165℃，保温8-10h，取出后空冷。
对T6热处理后的Al-Cu合金板材进行力学性能测试：没有加入纳米TiC颗粒的Al-Cu合金板材，室温屈服强度为192.5MPa，抗拉强度为326.4MPa，均匀延伸率为9.2％。其板材微观组织如图2所示，可以看到在试样中心区域存在大片Cu元素富集的偏析区域。
实施例1
加入质量百分数为0.2％的TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒：
1)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
2)向熔融的Al-Cu合金液中加入纳米TiC铝基中间合金，机械搅拌1-2min后进行超声处理；
3)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
其中，所述纳米TiC铝基中间合金中纳米TiC的质量分数为20-40％，并且通过控制所述纳米TiC铝基中间合金的质量使所述纳米TiC颗粒的质量分数为0.2％，纳米TiC颗粒的直径为80-100nm。；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板：
将制得的TiC/Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成TiC/Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为6-10m/min，辊缝间距为0.6-1.0mm，铸轧板厚度为2.0-2.5mm；
步骤3、对TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理：
1)将由双辊铸轧制得的TiC/Al-Cu合金薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即取出并放入20-25℃的水中进行淬火；
2)将淬火后的试样放入预先加热好的小型气氛炉中，设定温度为160-165℃，保温8-10h，取出后空冷。
对T6热处理后的TiC/Al-Cu合金板材进行力学性能测试：加入质量百分数为0.2％的纳米TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，室温屈服强度为219.7MPa，对比对比例2(没有添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材)提高了14.1％；抗拉强度为370.3MPa，对比对比例2提高了13.4％；均匀延伸率为13.4％，对比对比例提高了45.7％。其板材微观组织如图3所示，可以看到加入质量百分数为0.2％的纳米TiC颗粒后，Cu元素中心偏析明显得到改善，变为分布在晶间的小块区域。
实施例2
加入质量百分数为0.5％的TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒：
1)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
2)向熔融的Al-Cu合金液中加入纳米TiC铝基中间合金，机械搅拌1-2min后进行超声处理；
3)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
其中，所述纳米TiC铝基中间合金中纳米TiC的质量分数为20-40％，并且通过控制所述纳米TiC铝基中间合金的质量使所述纳米TiC颗粒的质量分数为0.5％，纳米TiC颗粒的直径为80-100nm。；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板：
将制得的TiC/Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成TiC/Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为6-10m/min，辊缝间距为0.6-1.0mm，铸轧板厚度为2.0-2.5mm；
步骤3、对TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理：
1)将由双辊铸轧制得的TiC/Al-Cu合金薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即取出并放入20-25℃的水中进行淬火；
2)将淬火后的试样放入预先加热好的小型气氛炉中，设定温度为160-165℃，保温8-10h，取出后空冷。
对T6热处理后的TiC/Al-Cu合金板材进行力学性能测试：加入质量百分数为0.5％的纳米TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，室温屈服强度为232.8MPa，对比对比例(没有添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材)提高了20.9％；抗拉强度为387.9MPa，对比对比例2提高了19.5％；均匀延伸率为16.8％，对比对比例提高了82.6％。其板材微观组织如图4所示，可以看到加入质量百分数为0.5％的纳米TiC颗粒后，Cu元素中心偏析明显得到进一步改善。
实施例3
加入质量百分数为0.8％的TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒：
1)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
2)向熔融的Al-Cu合金液中加入纳米TiC铝基中间合金，机械搅拌1-2min后进行超声处理；
3)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
其中，所述纳米TiC铝基中间合金中纳米TiC的质量分数为20-40％，并且通过控制所述纳米TiC铝基中间合金的质量使所述纳米TiC颗粒的质量分数为0.8％，纳米TiC颗粒的直径为80-100nm。；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板：
将制得的TiC/Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成TiC/Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为6-10m/min，辊缝间距为0.6-1.0mm，铸轧板厚度为2.0-2.5mm；
步骤3、对TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理：
1)将由双辊铸轧制得的TiC/Al-Cu合金薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即取出并放入20-25℃的水中进行淬火；
2)将淬火后的试样放入预先加热好的小型气氛炉中，设定温度为160-165℃，保温8-10h，取出后空冷。
对T6热处理后的TiC/Al-Cu合金板材进行力学性能测试：加入质量百分数为0.8％的纳米TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，室温屈服强度为236.5MPa，对比对比例(没有添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材)提高了22.9％；抗拉强度为394.7MPa，对比对比例2提高了20.9％；均匀延伸率为12.9％，对比对比例提高了40.2％。其板材微观组织如图5所示，可以看到加入质量百分数为0.8％的纳米TiC颗粒后，Cu元素中心偏析得到一定程度改善。
实施例4
加入质量百分数为2.0％的TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒：
1)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
2)向熔融的Al-Cu合金液中加入纳米TiC铝基中间合金，机械搅拌1-2min后进行超声处理；
3)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
其中，所述纳米TiC铝基中间合金中纳米TiC的质量分数为20-40％，并且通过控制所述纳米TiC铝基中间合金的质量使所述纳米TiC颗粒的质量分数为2.0％，纳米TiC颗粒的直径为80-100nm。；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板：
将制得的TiC/Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成TiC/Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为6-10m/min，辊缝间距为0.6-1.0mm，铸轧板厚度为2.0-2.5mm；
步骤3、对TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理：
1)将由双辊铸轧制得的TiC/Al-Cu合金薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即取出并放入20-25℃的水中进行淬火；
2)将淬火后的试样放入预先加热好的小型气氛炉中，设定温度为160-165℃，保温8-10h，取出后空冷。
对T6热处理后的TiC/Al-Cu合金板材进行力学性能测试：加入质量百分数为2.0％的纳米TiC颗粒后的Al-Cu合金板材，室温屈服强度为228.7MPa，对比对比例(没有添加TiC颗粒的Al-Cu合金板材)提高了18.8％；抗拉强度为366.3MPa，对比对比例2提高了12.2％；均匀延伸率为9.4％，对比对比例提高了2.1％。其板材微观组织如图6所示，可以看到加入质量百分数为2.0％的纳米TiC颗粒后，Cu元素中心偏析得到一定程度改善，但相比于实施例1-3，Cu元素偏析要更严重一点。
实施例1-4与对比例的力学性能数据如表1所示。
表1 实施例1-4与对比例的力学性能数据
Figure BSA0000212763800000091
综上，通过添加纳米TiC颗粒，并对其含量进行调节，可以实现晶粒细化，明显改善由双辊铸轧制备的Al-Cu合金中Cu元素的中心偏析，并同时提高了双辊铸轧Al-Cu合金在T6热处理后的强塑性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法，其特征在于，包括：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板；
步骤3、对Al-Cu及TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理。
2.如权利要求1所述的通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法，其特征在于，
所述Al-Cu合金熔体的组分的质量百分比为：Cu：4.5-5.5％，余量为Al；
其中所述纳米TiC颗粒的加入量为所述Al-Cu合金熔体质量的0.2-2.0％。
3.如权利要求1所述的通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、制备Al-Cu合金熔体，并加入纳米TiC颗粒：
1)按各合金成分含量进行备料并置于熔炼炉中，温度升高至800-850℃，得到熔融的Al-Cu合金液，保温10-20min；
2)向熔融的Al-Cu合金液中加入纳米TiC铝基中间合金，机械搅拌1-2min后进行超声处理；
3)调整熔体温度至695-705℃，静置保温3-5min，随后向熔体中加入除渣剂，搅拌1-2min后进行打渣；
其中，所述纳米TiC铝基中间合金中纳米TiC的质量分数为20-40％，并且通过控制所述纳米TiC铝基中间合金的质量使所述纳米TiC颗粒的质量分数为0.2-2.0％；
步骤2、将制得的熔体通过双辊铸轧制成合金薄板：
将制得的Al-Cu及TiC/Al-Cu合金熔体浇注到带有水冷系统的铸轧辊上，通过双辊铸轧制成Al-Cu及TiC/Al-Cu薄板；
其中，铸轧辊辊速为6-10m/min，辊缝间距为0.3-1.0mm，铸轧板厚度为1.5-2.5mm；
步骤3、对Al-Cu及TiC/Al-Cu合金薄板进行T6热处理：
将由双辊铸轧制得的Al-Cu及TiC/Al-Cu薄板放置于氮气烘箱中并将烘箱升温至535-540℃，保温6-8h，随后立即取出并放入20-25℃的水中进行淬火，接着从水中取出在160-165℃下保温8-10h，空冷。
4.如权利要求3所述的通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法，其特征在于，所述纳米TiC中间合金的制备包括如下步骤：
a)按比例称取石墨片、钛粉和铝粉并混合球磨24-36h；
其中，所述石墨片和钛粉的摩尔比为1∶1且所述石墨片和钛粉的总质量百分比为20-40％；
将石墨片、钛粉和铝粉的混合合金粉末制成圆柱压块，并置于石墨模具中，在真空环境下加热到850-950℃，保温10min后冷却至室温，得到纳米TiC铝基中间合金。
5.如权利要求4所述的通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法，其特征在于，所述纳米TiC铝基中间合金中纳米TiC颗粒的直径为80-100nm。
CN202010629278.0A 2020-07-01 2020-07-01 一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法 Pending CN111719073A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010629278.0A CN111719073A (zh) 2020-07-01 2020-07-01 一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010629278.0A CN111719073A (zh) 2020-07-01 2020-07-01 一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111719073A true CN111719073A (zh) 2020-09-29

Family

ID=72571340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010629278.0A Pending CN111719073A (zh) 2020-07-01 2020-07-01 一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111719073A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112342436A (zh) * 2020-10-21 2021-02-09 吉林大学 一种纳米颗粒增强ztc4钛合金及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2572232A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-07 Alcoa Inc. 2000 series alloys with enhanced damage tolerance performance for aerospace applications
CN108842082A (zh) * 2018-09-06 2018-11-20 吉林大学 用于制造车用涡轮增压器的纳米TiC颗粒增韧Fe-Ni基铸造高温合金及其制备方法
CN109554571A (zh) * 2018-12-27 2019-04-02 吉林大学 一种双向垂直控轧微量TiC增强Al-Cu-Mg合金板材的制备方法
CN110184514A (zh) * 2019-05-16 2019-08-30 江苏理工学院 一种原位纳米TiC颗粒增强Al-Cu基复合材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2572232A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-07 Alcoa Inc. 2000 series alloys with enhanced damage tolerance performance for aerospace applications
CN108842082A (zh) * 2018-09-06 2018-11-20 吉林大学 用于制造车用涡轮增压器的纳米TiC颗粒增韧Fe-Ni基铸造高温合金及其制备方法
CN109554571A (zh) * 2018-12-27 2019-04-02 吉林大学 一种双向垂直控轧微量TiC增强Al-Cu-Mg合金板材的制备方法
CN110184514A (zh) * 2019-05-16 2019-08-30 江苏理工学院 一种原位纳米TiC颗粒增强Al-Cu基复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENGLIN YANG等: "Nanoparticle additions promote outstanding fracture toughness and fatigue strength in a cast Al–Cu alloy", 《MATERIALS AND DESIGN》 *
张文宇、江业峰著: "《双辊连续铸轧过程及其计算机控制的相关理论与技术》", 30 November 2019, 沈阳：东北大学出版社 *
郑卫东等: "晶粒细化工艺对ZL205A合金偏析缺陷的影响", 《特种铸造及有色合金》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112342436A (zh) * 2020-10-21 2021-02-09 吉林大学 一种纳米颗粒增强ztc4钛合金及其制备方法
CN112342436B (zh) * 2020-10-21 2022-05-10 吉林大学 一种纳米颗粒增强ztc4钛合金及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101967588B (zh) 一种耐损伤铝锂合金及其制备方法
CN109576536B (zh) 一种3d打印专用铝锰合金粉末配方及其制备方法和打印方法
CN108994267B (zh) 一种能够提升加工成形性与时效强化效果的6xxx系铝轧板制备方法
CN111254329A (zh) 一种6061铝合金中厚板的轧制工艺
CN108425046B (zh) 阳极氧化用铝合金及其制备方法
CN108823440B (zh) 一种亚共晶铝硅合金板坯的制备方法及应用
CN101407876A (zh) 适于大截面主承力结构件制造的铝合金材料及其制备方法
CN105803280A (zh) 一种耐损伤容限高强铝合金板材及其制备方法
CN111057912B (zh) 一种降低3003铝合金再结晶温度的工艺
CN105755333B (zh) 一种易拉罐薄型罐盖用铝合金板材的制备方法
CN104451296A (zh) 一种2系铝合金的制备方法
CN112831692B (zh) 一种铝锰合金带材及其制备方法
CN113444944B (zh) 低成本高强高延展性稀土镁合金及其制备方法
CN109536803B (zh) 一种高延展性低稀土镁合金板材及其制备方法
CN102443725A (zh) 一种用AlH3处理的高强度铝合金及其制备方法
CN111057924B (zh) 一种高塑性低稀土镁合金及其制备方法
CN110947762A (zh) 一种真空钎焊用308铝合金三层复合板的制备方法
CN114480933B (zh) 一种特高强铝合金及其制备方法和应用
KR20150047246A (ko) 결정립이 미세화된 알루미늄-아연-마그네슘-구리 합금 판재의 제조방법
CN113430428B (zh) 一种Al-Mg-Si铝合金及其制备方法
CN104561668A (zh) 酒盖料用铝合金薄板及其生产方法
CN111719073A (zh) 一种通过添加纳米TiC颗粒抑制高合金含量Al-Cu合金中Cu元素中心偏析的铸轧方法
CN113981282A (zh) 一种液晶背光模组背板用铝合金带材及其制备方法和应用
CN104532091A (zh) 一种2系铝合金
CN109136672B (zh) 一种耐腐蚀高强铝合金及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination