CN115233120A - 一种高强度高韧性铝合金材料及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种高强度高韧性铝合金材料,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝60.8%~75.7%,硅15.3%~19.2%,铜1.2%~3.5%,锰0.85%~1.2%,镁2.1%~3.8%,镍2.3%~4.8%,矾0.85%~2.1%,钨0.5%~1.6%,无机非金属材料1.2%~3%,所述无机非金属材料为金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维中的两种组合,所述金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维的质量百分比为1:2~1:4。本发明通过在铝合金原材料中添加金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维,并将其制备的工艺进行调整,制成成品中含有金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维的铝合金材料,大幅度的提高了铝合金材料的强度和韧性,由此工艺制成的铝合金材料可以满足使用时对铝合金材料强度和韧性的需求。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料技术领域,具体涉及一种高强度高韧性铝合金材料及其加工工艺。
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,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,铝合金的使用量使得使用时对铝合金的强度和韧性提出了更高的要求。
现有的改善铝合金的强度通过调整原料配比来实现,但由于制造工艺和原合金原料的限制,使得制成的铝合金材料的强度和韧性不高,在使用时强度和韧性无法满足需求。
因此,针对上述技术问题,有必要提供一种高强度高韧性铝合金材料及其加工工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度高韧性铝合金材料及其加工工艺,以解决上述的问题。
为了实现上述目的,本发明一实施例提供的技术方案如下:
一种高强度高韧性铝合金材料,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝60.8%~75.7%,硅15.3%~19.2%,铜1.2%~3.5%,锰0.85%~1.2%,镁2.1%~3.8%,镍2.3%~4.8%,矾0.85%~2.1%,钨0.5%~1.6%,无机非金属材料1.2%~3%。
作为本发明的进一步改进,所述无机非金属材料为金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或两种组合。
作为本发明的进一步改进,所述无机非金属材料为金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维中的两种组合。
作为本发明的进一步改进,所述金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维的质量百分比为1:2~1:4。
作为本发明的进一步改进,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝60.8%,硅15.3%,铜1.2%,锰0.85%,镁2.1%,镍2.3%,矾0.85%,钨0.5%,金属玻璃0.4%,超高分子量聚乙烯纤维0.8%。
作为本发明的进一步改进,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝75.7%,硅19.2%,铜3.5%,锰1.2%,镁3.8%,镍4.8%,钒2.1%,钨1.6%,金属玻璃0.6%,超高分子量聚乙烯纤维2.4%。
一种高强度高韧性铝合金材料的加工工艺,包括以下步骤:
S1、备料:根据权利要求1所述的质量百分比,称取金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维,放入研磨机里进行研磨,得到第一粉料,称取铝和硅得到第二粉料,称取铜、锰、镁、镍、钒和钨加入搅拌器里进行搅拌,得到第三粉料;
S2、熔炼:将S1中得到的第二粉料加入熔炼炉内进行熔炼,待第二粉料熔为液体后继续熔炼20~30分钟,向熔炼炉内加入第三粉料,继续熔炼40~60分钟,得到第一混合液;
S3、静置:将S2中的第一混合液静置于熔炼炉内,将第一混合液表面的杂质清理干净后将混合液静置20~30分钟,得到第二混合液;
S4、时效强化:将S3中的第二混合液转入保温炉内,在保温炉内对第二混合液混合液进行风冷淬火,得到第三混合液;
S5、添加无机非金属材料:向保温炉内吹入氮气,将第一粉料加入经过S4处理后的第三混合液中,得到第一半成品;
S6、挤压成型:将第一半成品通过模具挤压成成品。
作为本发明的进一步改进,所述S2的熔炼过程为:
S21、向熔炼炉内通入氮气,熔炼炉温度控制在900℃~950℃,对加入的第二粉料进行熔炼,向熔炼炉内加入第三粉料进行熔炼;
S22、将熔炼炉温度调整为600℃~650℃进行快速冷却,使第三粉料元素保留在固体元素中;
S23、将溶解炉温度升高至900℃~950℃,加热析出的非共格第二项弥散质点,通过弥散质点使得合金强化。
作为本发明的进一步改进,所述S22中的冷却时间为10~30分钟。
作为本发明的进一步改进,所述S4中第二混合液风冷淬火分为以下两个分步骤:
S41、将保温炉温度设置为600℃~650℃,将第二混合液置于保温炉内进行淬火,淬火时间为2~3小时;
S42、将保温炉温度设置为400℃~450℃,对第二混合液继续进行淬火,淬火时间为1~2小时。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明通过在铝合金原材料中添加金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维,并将其制备的工艺进行调整,制成成品中含有金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维的铝合金材料,大幅度的提高了铝合金材料的强度和韧性,由此工艺制成的铝合金材料可以满足使用时对铝合金材料强度和韧性的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中一种高强度高韧性铝合金材料加工的工艺流程图;
图2为本发明一实施例中一种高强度高韧性铝合金材料各实施例铝合金的强度和韧性测试数据图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明,本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明一实施例公开的一种高强度高韧性铝合金材料,材料按照质量百分比包含以下组分:铝60.8%~75.7%,硅15.3%~19.2%,铜1.2%~3.5%,锰0.85%~1.2%,镁2.1%~3.8%,镍2.3%~4.8%,矾0.85%~2.1%,钨0.5%~1.6%,无机非金属材料1.2%~3%。
优选的,无机非金属材料为金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或两种组合,本工艺选择的无机非金属材料为金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维中的两种组合而成,金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维的质量百分比为1:2~1:4,在这种比列下金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维能够很好的融入到铝合金材料中,可以使两者最大的发挥其性能。
优选的,金属玻璃又称非晶态金属,具有非晶态结构和玻璃态结构,拥有晶态金属和玻璃无法企及的性质,具有很高的强度和耐磨性。超高分子量聚乙烯纤维是相对分子很高的聚乙烯纺成的纤维,是强度最高和比重最轻的纤维。
材料按照质量百分比包含以下组分:铝60.8%,硅15.3%,铜1.2%,锰0.85%,镁2.1%,镍2.3%,矾0.85%,钨0.5%,金属玻璃0.4%,超高分子量聚乙烯纤维0.8%,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝75.7%,硅19.2%,铜3.5%,锰1.2%,镁3.8%,镍4.8%,钒2.1%,1.6%,金属玻璃0.6%,超高分子量聚乙烯纤维2.4%,此次工艺条件下选择的材料配比,使得每个原料在配比范围内生产出的铝合金材料的轻度和韧性都得到了极大地提高。
一种高强度高韧性铝合金材料的加工工艺,包括以下步骤:
S1、备料:称取金属玻璃和的超高分子量聚乙烯纤维,放入研磨机里进行研磨,得到第一粉料,称取铝和硅得到第二粉料,称取铜、锰、镁、镍、钒和钨加入搅拌器里进行搅拌,得到第三粉料。
优选的,对金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维进行研磨是为了使得其颗粒粒径变小,使得其在后续的工艺中可以更加快速的融入到合金材料中。
S2、熔炼:将S1中得到的第二粉料加入熔炼炉内进行熔炼,待第二粉料熔为液体后继续熔炼20~30分钟,向熔炼炉内加入第三粉料,继续熔炼40~60分钟,得到第一混合液。
优选的,熔炼过程为:
S21、向熔炼炉内通入氮气,熔炼炉温度控制在900℃~950℃,对加入的第二粉料进行熔炼,向熔炼炉内加入第三粉料进行熔炼;首先使得铝和硅进行熔炼熔化,使得两者占比较高的原料进行混合,熔炼时需注意控制温度,让其很好的熔化和混合,待铝和硅熔化混合好之后向熔炼炉内添加第三粉料,进行熔炼混合,需使得每个合金元素都熔化混合充分,发挥最大的合金效力。
S22、将熔炼炉温度调整为600℃~650℃进行快速冷却,使第三粉料元素保留在固体元素中;对熔炼炉进行降温,让第三粉料的合金元素保留在固体元素中,以便发挥各合金的突出性能。
S23、将溶解炉温度升高至900℃~950℃,加热析出的非共格第二项弥散质点,通过弥散质点使得合金强化。通过再次加热将合金液进行熔炼,使得其再次混合及相互配合的到第一混合液。
S3、静置:将S2中的第一混合液静置于熔炼炉内,将第一混合液表面的杂质清理干净后将混合液静置20~30分钟,得到第二混合液;在静置的过程中,可以想熔炼炉内通入氮气,以便更好的对混合液上的杂质进行清理。
S4、时效强化:将S3中的第二混合液转入保温炉内,在保温炉内对第二混合液混合液进行风冷淬火,得到第三混合液。
优选的,风冷淬火分为以下两个分步骤:
S41、将保温炉温度设置为600℃~650℃,将第二混合液置于保温炉内进行淬火,淬火时间为2~3小时;
S42、将保温炉温度设置为400℃~450℃,对第二混合液继续进行淬火,淬火时间为1~2小时。
优选的,风冷淬火,是通过对铝合金成品配合以不同温度回火,以大幅提高铝合金成品的强度和韧性,淬火是将混合液加热到临界温度以上,保温一定时间,然后以大于临界冷却速度进行冷却,从而获得以马氏体为主不平衡组织,淬火的目的是将过冷的奥氏体进行马氏体转变,得到马氏体,然后配合以不同温度回火,以大幅提高铝合金的刚度、强度和韧性。在保温炉内进行不同温度的保温及回火,使得混合液得到的铝合金具有极高的强度和韧性。
S5、添加无机非金属材料:向保温炉内吹入氮气,将第一粉料加入经过S4处理后的第三混合液中,得到第一半成品。由于无非金属材料的耐高温性能不比金属元素,为了使得金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维在融入铝合金时其性能不会发生变化,故将无机非金属材料在进行完时效强化后添加,在添加无机非金属材料时应通入氮气,氮气不仅可以使得研磨后的第一粉料更加均匀的混合于第三混合液中,还可以对无机非金属材料进行保护,防止高温影响其性能。
实施例1
S1、高强度高韧性铝合金材料按照质量百分比,称取0.4%的金属玻璃和0.8%的超高分子量聚乙烯纤维,在研磨机里进行研磨得到第一粉料,称取75.7%的铝和15.3%的硅得到第二粉料,称取1.2%的铜、0.85%的锰、2.1%的镁、2.3%的镍、0.85%的矾、0.5%的钨在搅拌机里进行搅拌,得到第三粉料;
S2、熔炼:熔炼炉温度设置为900℃~950℃,将S1中的第二粉料加入熔炼炉内进行熔炼,待铝和硅熔化为液体后熔炼20~30分钟后加入第三粉料继续熔炼10~20分钟,熔炼炉温度降至600℃~650℃进行快速冷却,20分钟后熔炼炉温度调整为900℃~950℃,继续熔炼10~20分钟得到第一混合液;
S3、静置:将S2中的第一混合液静置于熔炼炉内,将第一混合液表面的杂质清理干净后将混合液静置20~30分钟,得到第二混合液;
S4、时效强化:通过时效强化的工艺在保温炉内对S3中的第二混合液进行风冷淬火,将保温炉温度设置为600℃~650℃,将第二混合液置于保温炉内进行淬火,淬火时间为2~3小时;然后将保温炉温度设置为400℃~450℃,对第二混合液继续进行淬火,淬火时间为1~2小时;
S5、添加无机非金属材料:向保温炉内吹入氮气,将第一粉料加入经过S4处理后的第三混合液中,得到第一半成品;
S6、挤压成型:对S5中的第一半成品通过模具挤压成成品。
实施例2
S1、高强度高韧性铝合金材料按照质量百分比,称取0.5%的金属玻璃和1.2%的超高分子量聚乙烯纤维,在研磨机里进行研磨得到第一粉料,称取71.1%的铝和16.4%的硅得到第二粉料,称取2.1%的铜、0.99%的锰、2.5%的镁、3.1%的镍、1.21%的矾、0.9%的钨在搅拌机里进行搅拌,得到第三粉料;
S2、熔炼:熔炼炉温度设置为900℃~950℃,将S1中的第二粉料加入熔炼炉内进行熔炼,待铝和硅熔化为液体后熔炼20~30分钟后加入第三粉料继续熔炼10~20分钟,熔炼炉温度降至600℃~650℃进行快速冷却,20分钟后熔炼炉温度调整为900℃~950℃,继续熔炼10~20分钟得到第一混合液;
S3、静置:将S2中的第一混合液静置于熔炼炉内,将第一混合液表面的杂质清理干净后将混合液静置20~30分钟,得到第二混合液;
S4、时效强化:通过时效强化的工艺在保温炉内对S3中的第二混合液进行风冷淬火,将保温炉温度设置为600℃~650℃,将第二混合液置于保温炉内进行淬火,淬火时间为2~3小时;然后将保温炉温度设置为400℃~450℃,对第二混合液继续进行淬火,淬火时间为1~2小时;
S5、添加无机非金属材料:向保温炉内吹入氮气,将第一粉料加入经过S4处理后的第三混合液中,得到第一半成品;
S6、挤压成型:对S5中的第一半成品通过模具挤压成成品。
实施例3
S1、高强度高韧性铝合金材料按照质量百分比,称取0.55%的金属玻璃和2.1%的超高分子量聚乙烯纤维,在研磨机里进行研磨得到第一粉料,称取65.7%的铝和17.3%的硅得到第二粉料,称取2.8%的铜、1.05%的锰、3.2%的镁、4.1%的镍、1.8%的矾、1.4%的钨在搅拌机里进行搅拌,得到第三粉料;
S2、熔炼:熔炼炉温度设置为900℃~950℃,将S1中的第二粉料加入熔炼炉内进行熔炼,待铝和硅熔化为液体后熔炼20~30分钟后加入第三粉料继续熔炼10~20分钟,熔炼炉温度降至600℃~650℃进行快速冷却,20分钟后熔炼炉温度调整为900℃~950℃,继续熔炼10~20分钟得到第一混合液;
S3、静置:将S2中的第一混合液静置于熔炼炉内,将第一混合液表面的杂质清理干净后将混合液静置20~30分钟,得到第二混合液;
S4、时效强化:通过时效强化的工艺在保温炉内对S3中的第二混合液进行风冷淬火,将保温炉温度设置为600℃~650℃,将第二混合液置于保温炉内进行淬火,淬火时间为2~3小时;然后将保温炉温度设置为400℃~450℃,对第二混合液继续进行淬火,淬火时间为1~2小时;
S5、添加无机非金属材料:向保温炉内吹入氮气,将第一粉料加入经过S4处理后的第三混合液中,得到第一半成品;
S6、挤压成型:对S5中的第一半成品通过模具挤压成成品。
实施例4
S1、高强度高韧性铝合金材料按照质量百分比,称取0.6%的金属玻璃和2.4%的超高分子量聚乙烯纤维,在研磨机里进行研磨得到第一粉料,称取60.8%的铝和19.2%的硅得到第二粉料,称取3.5%的铜、1.2%的锰、3.8%的镁、4.8%的镍、2.1%的矾、1.6%的钨在搅拌机里进行搅拌,得到第三粉料;
S2、熔炼:熔炼炉温度设置为900℃~950℃,将S1中的第二粉料加入熔炼炉内进行熔炼,待铝和硅熔化为液体后熔炼20~30分钟后加入第三粉料继续熔炼10~20分钟,熔炼炉温度降至600℃~650℃进行快速冷却,20分钟后熔炼炉温度调整为900℃~950℃,继续熔炼10~20分钟得到第一混合液;
S3、静置:将S2中的第一混合液静置于熔炼炉内,将第一混合液表面的杂质清理干净后将混合液静置20~30分钟,得到第二混合液;
S4、时效强化:通过时效强化的工艺在保温炉内对S3中的第二混合液进行风冷淬火,将保温炉温度设置为600℃~650℃,将第二混合液置于保温炉内进行淬火,淬火时间为2~3小时;然后将保温炉温度设置为400℃~450℃,对第二混合液继续进行淬火,淬火时间为1~2小时;
S5、添加无机非金属材料:向保温炉内吹入氮气,将第一粉料加入经过S4处理后的第三混合液中,得到第一半成品;
S6、挤压成型:对S5中的第一半成品通过模具挤压成成品。
综上所述,实施例1配料为0.4%的金属玻璃和0.8%的超高分子量聚乙烯纤维、、75.7%的铝、15.3%的硅、1.2%的铜、0.85%的锰、2.1%的镁、2.3%的镍、0.85%的矾、0.5%的钨,在如上所述的工艺下制成的铝合金材料测试其抗拉强度为510MPa,屈服强度为520MPa;实施列2配料为0.5%的金属玻璃、1.2%的超高分子量聚乙烯纤维、71.1%的铝、16.4%的硅、2.1%的铜、0.99%的锰、2.5%的镁、3.1%的镍、1.21%的矾、0.9%的钨,在如上所述的工艺下制成的铝合金抗拉强度为590MPa,屈服强度为605MPa;实施列3为0.55%的金属玻璃、2.1%的超高分子量聚乙烯纤维、65.7%的铝、17.3%的硅、2.8%的铜、1.05%的锰、3.2%的镁、4.1%的镍、1.8%的矾、1.4%的钨,在如上工艺下制成的铝合金材料测试其抗拉强度为670MPa,屈服强度为700MPa;实施列4配料为0.6%的金属玻璃、2.4%的超高分子量聚乙烯纤维、60.8%的铝、19.2%的硅、3.5%的铜、1.2%的锰、3.8%的镁、4.8%的镍、2.1%的矾、1.6%的钨,如上工艺制成的铝合金抗拉强度为720MPa,屈服强度为760MPa。
由以上技术方案可以看出,本发明具有以下有益效果:
本发明通过在铝合金原材料中添加金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维,并将其制备的工艺进行调整,制成成品中含有金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维的铝合金材料,大幅度的提高了铝合金材料的强度和韧性,由此工艺制成的铝合金材料可以满足使用时对铝合金材料强度和韧性的需求。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施例加以描述,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种高强度高韧性铝合金材料,其特征在于,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝60.8%~75.7%,硅15.3%~19.2%,铜1.2%~3.5%,锰0.85%~1.2%,镁2.1%~3.8%,镍2.3%~4.8%,矾0.85%~2.1%,钨0.5%~1.6%,无机非金属材料1.2%~3%。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性铝合金材料,其特征在于,所述无机非金属材料为金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或两种组合。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性铝合金材料,其特征在于,所述无机非金属材料为金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维中的两种组合。
4.根据权利要求3所述的一种高强度高韧性铝合金材料,其特征在于,所述金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维的质量百分比为1:2~1:4。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性铝合金材料,其特征在于,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝75.7%,硅15.3%,铜1.2%,锰0.85%,镁2.1%,镍2.3%,矾0.85%,钨0.5%,金属玻璃0.4%,超高分子量聚乙烯纤维0.8%。
6.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性铝合金材料,其特征在于,所述材料按照质量百分比包含以下组分:铝60.8%,硅19.2%,铜3.5%,锰1.2%,镁3.8%,镍4.8%,钒2.1%,钨1.6%,金属玻璃0.6%,超高分子量聚乙烯纤维2.4%。
7.一种高强度高韧性铝合金材料的加工工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1、备料:根据权利要求1所述的质量百分比,称取金属玻璃和超高分子量聚乙烯纤维,放入研磨机里进行研磨,得到第一粉料,称取铝和硅得到第二粉料,称取铜、锰、镁、镍、钒和钨加入搅拌器里进行搅拌,得到第三粉料;
S2、熔炼:将S1中得到的第二粉料加入熔炼炉内进行熔炼,待第二粉料熔为液体后继续熔炼20~30分钟,向熔炼炉内加入第三粉料,继续熔炼40~60分钟,得到第一混合液;
S3、静置:将S2中的第一混合液静置于熔炼炉内,将第一混合液表面的杂质清理干净后将混合液静置20~30分钟,得到第二混合液;
S4、时效强化:将S3中的第二混合液转入保温炉内,在保温炉内对第二混合液混合液进行风冷淬火,得到第三混合液;
S5、添加无机非金属材料:向保温炉内吹入氮气,将第一粉料加入经过S4处理后的第三混合液中,得到第一半成品;
S6、挤压成型:将第一半成品通过模具挤压成成品。
8.根据权利要求7所述的一种高强度高韧性铝合金材料的加工工艺,其特征在于,所述S2的熔炼过程为:
S21、向熔炼炉内通入氮气,熔炼炉温度控制在900℃~950℃,对加入的第二粉料进行熔炼,向熔炼炉内加入第三粉料进行熔炼;
S22、将熔炼炉温度调整为600℃~650℃进行快速冷却,使第三粉料元素保留在固体元素中;
S23、将溶解炉温度升高至900℃~950℃,加热析出的非共格第二项弥散质点,通过弥散质点使得合金强化。
9.根据权利要求8所述的一种高强度高韧性铝合金材料的加工工艺,其特征在于,所述S22中的冷却时间为10~30分钟。
10.根据权利要求7所述的一种高强度高韧性铝合金材料的加工工艺,其特征在于,所述S4中第二混合液风冷淬火分为以下两个分步骤:
S41、将保温炉温度设置为600℃~650℃,将第二混合液置于保温炉内进行淬火,淬火时间为2~3小时;
S42、将保温炉温度设置为400℃~450℃,对第二混合液继续进行淬火,淬火时间为1~2小时。
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CN202210912831.0A CN115233120A (zh) | 2022-07-31 | 2022-07-31 | 一种高强度高韧性铝合金材料及其加工工艺 |
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CN1643171A (zh) * | 2002-04-10 | 2005-07-20 | 美国国家航空暨太空总署 | 高温应用中的高强度铝合金 |
JP2017110238A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 日本軽金属株式会社 | 疲労強度特性に優れた切削加工用アルミニウム合金押出材及びその製造方法 |
JP2017179432A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | Jfeスチール株式会社 | ホットプレス部材およびその製造方法 |
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CN1643171A (zh) * | 2002-04-10 | 2005-07-20 | 美国国家航空暨太空总署 | 高温应用中的高强度铝合金 |
JP2017110238A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 日本軽金属株式会社 | 疲労強度特性に優れた切削加工用アルミニウム合金押出材及びその製造方法 |
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