CN115558817A - 一种改进的镁铝合金的制备方法 - Google Patents
一种改进的镁铝合金的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115558817A CN115558817A CN202211180344.6A CN202211180344A CN115558817A CN 115558817 A CN115558817 A CN 115558817A CN 202211180344 A CN202211180344 A CN 202211180344A CN 115558817 A CN115558817 A CN 115558817A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum
- alloy
- magnesium
- weight
- beryllium
- 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.)
- Granted
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 114
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 114
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 46
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- RFEISCHXNDRNLV-UHFFFAOYSA-N aluminum yttrium Chemical compound [Al].[Y] RFEISCHXNDRNLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N aluminum scandium Chemical compound [Al].[Sc] LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910000542 Sc alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- -1 rare earth modified aluminum-beryllium Chemical class 0.000 claims description 35
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 28
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 24
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 16
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 15
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 15
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 13
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- ZGUQGPFMMTZGBQ-UHFFFAOYSA-N [Al].[Al].[Zr] Chemical compound [Al].[Al].[Zr] ZGUQGPFMMTZGBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 5
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N hexachloroethane Chemical group ClC(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)Cl VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- DNXNYEBMOSARMM-UHFFFAOYSA-N alumane;zirconium Chemical compound [AlH3].[Zr] DNXNYEBMOSARMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- SOWHJXWFLFBSIK-UHFFFAOYSA-N aluminum beryllium Chemical compound [Be].[Al] SOWHJXWFLFBSIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 238000005204 segregation Methods 0.000 abstract description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 abstract description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910000905 alloy phase Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910018507 Al—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018575 Al—Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- QRNPTSGPQSOPQK-UHFFFAOYSA-N magnesium zirconium Chemical compound [Mg].[Zr] QRNPTSGPQSOPQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D46/00—Controlling, supervising, not restricted to casting covered by a single main group, e.g. for safety reasons
-
- 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
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- 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
- C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
-
- 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
-
- 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
- C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
-
- 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
- C22F1/047—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 magnesium as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种改进的镁铝合金的制备方法,本发明在制备铝铍中间合金时,首先在铍熔体中掺入少量的锡和锌,共同作用下得到了混合均匀的铍‑锡‑锌混合熔体,锡和锌的加入,降低了混合熔体的熔融温度,以和铝熔体更均匀的完成混合;通过分两批将铍‑锡‑锌混合熔体缓慢加入到铝熔体中,进一步完成和铝熔体的均相混合;同时通过自然冷却‑快速冷却的两段式冷却工艺,减少了铍的偏析。本发明制备铝铍中间合金时,加入了铝稀土合金,进一步提升了镁铝合金的性能,特别是加入铝钇合金和铝钪合金的复配,能够同时提高镁铝合金的抗拉强度和延伸率,并且耐腐蚀性也得到了提升。
Description
技术领域
本发明属于铝合金领域,具体涉及一种改进的镁铝合金的制备方法。
背景技术
镁铝合金由于密度小、比强度和尺寸稳定性,在多个领域有着广泛的应用。镁含量的提高能够提高镁铝合金的强度,镁含量在5-17%范围的镁铝合金称之为高镁铝合金,但是镁的添加量超过10%后,韧性和塑形会下降,难以铸造成型。作为镁铝合金的主要原料,铝锭的质量严重影响了镁铝合金的性质。而目前铝合金铸锭杂质含量高,容易产生偏析现象,现有技术一般通过添加一些铝铍中间合金来改善铸造问题,以及进一步提高镁铝合金的强度。
CN108707791A公开了一种超大规模高镁铝合金的制备方法,是通过加入各种中间合金:AlMn75中间合金,AlCr75中间合金,AlMn10中间合金,AlCr5中间合金,AlBe5中间合金控制Mg、Mn、Cr等金属的的质量百分比来提高铝合金锭的强度,热性,并且改善了铸锭抗开裂的性能。通过在初级精炼和后续精炼阶段控制氩气流量,提高精炼效果,降低合金中氧和碱金属含量,消除影响强度的杂质成分,来综合改善高镁铝合金的各项性能,但是其强度性能还有待进一步提升。
CN110724863A公开了一种高镁稀土铝合金,各元素质量百分比为Mg:6.0%,Mn:0.9%,Er:0.15%,Zr:0.1%,Ti:0.03%,Be:0.0025%和余量Al,制备是按照比例称取纯铝锭、纯镁锭、铝锰中间合金、铝饵中间合金、铝锆中间合金、铝钛中间合金和铝钛硼丝晶粒细化剂、铝铍中间合金,经过熔炼,铸造,退火得到镁铝合金铸锭。
一般在镁铝合金铸造过程中加入铝铍中间合金、铝钛中间合金、铝钛碳中间合金、铝锰中间合金、镁锆中间合金等来改善镁铝合金晶粒和组织形态,进而改善镁铝合金的性能,扩大镁铝合金的应用范围。其中铝铍中间合金在镁铝合金熔炼中,特别是镁含量高于5%的铝镁合金熔炼过程中,虽然加量较少,但是能显著地改善镁和铝的清洁、流动性、耐腐蚀性,改善合金的组织结构,细化晶粒,保护镁和铝的氧化及燃烧,减少元素的氧化损失,改善合金的组织结构,细化晶粒,增加强度。但是铝铍中间合金由于铍和铝的熔点差异较大,需要较长的熔炼时间。但是长时间的熔炼时间,合金中氧化物夹渣的含量就会越多,会影响合金的品质,强度下降。熔炼时间过短,中间合金中铍颗粒大小不均,并且可能伴有微气孔的缺陷,对合金的性能有所影响。此外,常规熔炼方法存在凝固过程中的相分离,金属铍在铝熔体中分散不够均匀,并产生枝晶和偏析的现象,影响了合金的性能。
申请人在前的专利CN202210964985.4中披露了一种铝铍中间合金的制备方法,通过加入少量的低熔点的锡和锌,并且通过控制冷却速度,减少由于熔点差异带来的枝晶和偏析现象,来提升铝铍中间合金的性能。但是经过试验发现,按照上述方法制得的铝铍中间合金,用于镁铝合金制备过程中,所得镁铝合金的性能还是有待提升。经过长期研究发现,其可能是由于其中杂质铁的含量还是较多。在镁铝合金铸造过程中,铁非常容易形成和铝产生共晶,降低合金的流动性,进而影响了镁铝合金的机械性能,因此还有待进一步的完善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的镁铝合金的制备方法。本发明通过首先制备性能优异的铝铍中间合金,在镁铝合金熔炼过程中加入铝铍中间合金和其他中间合金,特别是铝稀土合金,进一步细化了中间合金晶粒,减少偏析现象,有助于提升镁铝合金的综合性能。
本发明通过以下技术手段实现上述目的:
一种改进的镁铝合金的制备方法,包括以下步骤:
(S1)稀土改性铝铍中间合金的制备:将1-5重量份铍加热至熔融,搅拌条件下,分批加入总计0.1-0.2重量份的锡粉和0.2-0.4重量份锌粉,加入完毕待全部金属熔融,得到铍-锡-锌混合熔体;将93-98重量份铝锭加热至熔融,得到铝熔体,保持铝熔体的温度为1100-1150℃,将铍-锡-锌混合熔体缓慢加入到铝熔体中,精炼2-3h,之后加入3-5重量份铝稀土合金,以1-2℃/min升温至1200-1250℃,继续精炼2-3h,得到混合熔体;混合熔体加入到带有冷却装置的铸模中,首先进行自然冷却降温,待熔体降温至850-900℃时,开启冷却装置使降温速率为60-100℃/min,进行快速冷却至室温,得到稀土改性铝铍中间合金;
(S2)镁铝合金的制备:将80-100份重量份铝锭和1.2-1.6重量份步骤(S1)所得稀土改性铝铍中间合金在惰性气氛下进行第一次熔炼,完全熔融后,精炼,降温至660-700℃,加入7-11份重量份镁锭,进行第二次熔炼和精炼,得到混合均匀的熔体,浇注到预热的模具中,退火处理得到镁铝合金。
进一步地,步骤(S1)中,所述铝稀土合金选自铝钇合金和/或铝钪合金;铝钇中间合金Y含量在1.5-2.1wt%,余量为铝和不可避免的杂质;铝钪中间合金Sc含量在1.3-1.8wt%,余量为铝和不可避免的杂质。铝稀土合金中单项杂质含量不超过0.01wt%,杂质总计不超过0.05%。铝稀土合金加入后,能够有效改善镁铝合金的机械性能,可能的原因有多种:铝稀土合金在镁铝合金熔炼过程中,不仅起到精炼,净化作用,还存在较强的变质作用。在混合熔体中,可以填补合金相的表面缺陷,而且形成表面膜后,可以阻止晶粒生长,起到细化晶粒的作用。此外,稀土元素可以破坏铁的共晶结构,提高镁铝合金铸造性能和机械强度。
在本发明一个优选技术方案中,所述稀土合金为0.6-0.8重量份铝钇合金和2.4-3.2重量份铝钪合金的混合物。发明人预料不到发现,加入上述两种铝稀土合金后,所得镁铝合金的抗拉强度和延伸率同步得到提升,并且耐腐蚀性也得到了明显改善,推测原因是Y和Sc具有不同的原子半径,其可以相互配合,弥补单独使用一种稀土元素改性的不足,起到协同复配的作用。铝钇合金和铝钪合金的加入量不同,是因为发明人发现,铝钇中间合金的加入量较少,Y以固熔体形式存在于基体中,能够更好发挥变质,细化的作用;而铝钪中间合金加入量较多,是以偏聚形式存在于合金相中,对合金性能提升最为明显。
进一步地,步骤(S1)中所述快速冷却是通过铸模的空腔循环冷却装置实现,冷却介质为液氮,能够提供60-100℃/min的冷却速率。本发明采用先自然冷却,在相对缓慢的冷却速率下充分使熔体之间的铸造缺陷消除,抑制不连续的沉淀;当冷却至850-900℃时,改为快速冷却,有利于减少铍的偏析。但是降温速率不能过快,否则可能导致合金中微观晶相的破坏,而使得其机械性能变差。
进一步地,步骤(S2)中,熔炼时加入覆盖剂,防止加热过程中金属发生氧化燃烧。所述覆盖剂选自氯化镁,氟化镁中的至少一种,覆盖剂的用量为铝锭的0.2-0.4wt%。本发明不选择常见的NaCl,KCl作为覆盖剂,是因为在镁铝合金中,Na等碱金属是在铸熔过程中会使镁铝合金热脆性增加,造成裂纹。优选地,所述覆盖剂选自氯化镁和氟化镁按照质量比4-7:1-2的复配。
进一步地,步骤(S1)和(S2)中,精炼是加入精炼剂,精炼剂选自六氯乙烷,步骤(S1),步骤(S2)中精炼剂加入量独立地是铝锭的0.3-0.5wt%。
进一步地,步骤(S2)中,第一次熔炼的温度是820-860℃,第二次熔炼的温度是660-700℃。
进一步地,步骤(S2)中,预热的钢制模具的预热温度为220-250℃。如果不进行预热,直接浇铸,所得镁铝合金力学强度下降,甚至可能出现裂纹。浇注至冷却过程中,使体系真空度维持在0.01-0.1MPa,或者浇注至冷却过程在惰性气氛保护下进行,所述惰性气氛是氮气和/或氩气。
进一步地,步骤(S2)中,所述退火是空冷至370-410℃,保温4-6h,继续空冷至230-260℃,保温4-6h,之后空冷至室温。
进一步地,步骤(S2)中,加入铝铍中间合金合金时,还加入铝锰中间合金,铝钛中间合金,铝锆中间合金、铝镍中间合金中的至少一种。更进一步地,铝锰中间合金中Mn含量在9-11%,余量为铝和不可避免的杂质;铝钛中间合金Ti含量在2.5-4%,余量为铝和不可避免的杂质;铝锆中间合金Zr含量在4.5-5.5%,余量为铝和不可避免的杂质;铝镍中间合金Ni含量在7-9%,余量为铝和不可避免的杂质;中间合金中单项杂质含量不超过0.02%,杂质总计不超过0.1%。
更进一步地,铝锰中间合金的加入量是5.2-6.5重量份,和/或铝钛中间合金的加入量是2.1-2.6重量份,和/或铝锆中间合金加入量是0.8-1.2重量份,和/或铝镍中间合金加入量是1.5-2.1重量份。
本发明首先利用熔点较低的锡和锌制备铍-锡-锌混合熔体,降低混合熔体熔点。发明人发现,只加入熔点更低的锡,只能得到铍和锡的混合相,而不是纯相,制备得到的铝铍中间合金晶粒细化程度不够,因此还需要加入一定量的锌,使铍-锡-锌的混合熔体能够充分分散均匀,得到相对均一的单相;其次,加入了铝稀土合金,利用稀土元素的精炼,净化和变质作用,进一步提升了镁铝合金性能;最后,通过控制冷却程序,采用先自然冷却,再快速冷却,减少铍的偏析。按照上述方法制备得到的稀土改性铝铍中间合金,具有优异的性能,用于镁铝合金制备时的添加剂,消除铝熔体中气泡,消除毛晶、柱状晶等缺陷,使晶粒细化,使后续镁铝合金铸造过程中不容易产生裂纹,镁铝合金表面光滑,外观和强度都得到了明显改善。特别是利用铝钇合金和铝钪合金的复配,能够同时改善镁铝合金的抗拉性能和延伸率。
进一步地,本发明所用金属原料,即金属铍,金属锡,金属锌,金属铝,金属镁在进行加热熔融前,需要除去表面的氧化物等杂质。
相对于现有技术,本发明取得了以下技术进步:
一、本发明在制备铝铍中间合金时,首先在铍熔体中掺入少量的锡和锌,共同作用下得到了混合均匀的铍-锡-锌混合熔体,锡和锌的加入,降低了混合熔体和熔融温度,以和铝熔体更均匀的完成混合;通过分两批将铍-锡-锌混合熔体缓慢加入到铝熔体中,进一步完成和铝熔体的均相混合;同时通过自然冷却-快速冷却的两段式冷却工艺,减少了铍的偏析。
二、本发明制备铝铍中间合金时,加入了铝稀土合金,进一步提升了镁铝合金的性能,特别是加入铝钇合金和铝钪合金的复配,能够同时提高镁铝合金的抗拉强度和延伸率,并且耐腐蚀性也得到了提升。
三、本发明在制备镁铝合金时,除了铝铍中间合金,还优选其他合金,对各金属元素的种类和含量进行了筛选,进一步提升了镁铝合金的品质。
具体实施方式
纯铝是纯度>99.9%的铝锭,纯镁是纯度>99.9%的镁锭。
本发明实施例所用中间合金均采购自采购自徐州华升铝业有限公司;其中铝锰中间合金中Mn含量在9.6%;铝钛中间合金Ti含量在3.2%,;铝锆中间合金Zr含量在4.8%;铝镍中间合金Ni含量在8.2%。上述铝锭,镁锭,以及中间合金中,单项杂质含量不超过0.02%,杂质总计不超过0.1%。铝钇中间合金Y含量在1.7%,铝钪中间合金Sc含量在1.5%;铝钇合金,铝钪合金单项杂质含量不超过0.01%,杂质总计不超过0.05%
实施例1
(S1)稀土改性铝铍中间合金的制备:在熔炼炉中,将5重量份的铍加热至熔融,搅拌条件下,分三批共加入0.2重量份锡粉和0.2重量份锌粉,加入完毕待全部金属熔融,得到铍、锡和锌的混合熔体;将95重量份的铝锭加热至熔融,得到铝熔体,并将铝熔体温度升温至1100℃;将40%的铍-锡-锌混合熔体缓慢加入到铝熔体中,并加入0.22份精炼剂六氯乙烷,精炼3h;之后加入3份铝钇合金,以1℃/min升温速率缓慢升温至1250℃,继续精炼3h,得到混合熔体;混合熔体加入到带有空腔循环冷却装置的铸模中,首先进行自然冷却降温,待熔体降温至850℃时,开启液氮循环冷却装置使降温速率为60℃/min,进行快速冷却至室温,得到稀土改性铝铍中间合金;
(S2)镁铝合金的制备:将82份重量份铝锭和1.2重量份步骤(S1)所得稀土改性铝铍中间合金,5.2重量份铝锰中间合金,1.1重量份铝锆中间合金,1.5份重量份铝镍中间合金,在氩气气氛下,在860℃进行熔炼,熔炼时加入0.25重量份覆盖剂(氯化镁和氟化镁按照质量比6:1的复配),完全熔融后,加入0.4重量份精炼剂六氯乙烷进行精炼,精炼3h,降温至670℃,加入7份重量份镁锭和0.18重量份覆盖剂(氯化镁和氟化镁按照质量比6:1的复配)进行熔炼,完全熔融后,加入0.2份精炼剂六氯乙烷进行精炼,精炼3h后,在氩气气氛下浇注到预热至220℃的钢制模具中,空冷至400℃,保温6h,继续空冷至240℃,保温4h,得到镁铝合金。
实施例2
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,3份铝钇合金替换为3重量份铝钪合金。
实施例3
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,3份铝钇合金替换为0.6重量份铝钇合金和2.4重量份铝钪合金的混合物。
实施例4
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,3份铝钇合金替换为0.8重量份铝钇合金和3.2重量份铝钪合金的混合物。
实施例5
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,3份铝钇合金替换为1.5重量份铝钇合金和1.5重量份铝钪合金的混合物。
实施例6
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,3份铝钇合金替换为2.4重量份铝钇合金和0.6重量份铝钪合金的混合物。
对比例1
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,不加入铝钇合金。
对比例2
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,不加入锡粉和锌粉。
对比例3
其他条件和实施例1相同,区别在于步骤(S1)中,混合熔体加入到带有空腔循环冷却装置的铸模后,自然冷却至室温。
应用例
对上述实施例和对比例所得镁铝合金进行性能测试,结果如下表1所示:
其中耐腐蚀率是在5%NaCl 35℃中性盐雾下进行实验,实验时间7天,通过腐蚀前后失重率计算腐蚀率。
表1镁铝合金性能
Claims (10)
1.一种改进的镁铝合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(S1)稀土改性铝铍中间合金的制备:将1-5重量份铍加热至熔融,搅拌条件下,分批加入总计0.1-0.2重量份的锡粉和0.2-0.4重量份锌粉,加入完毕待全部金属熔融,得到铍-锡-锌混合熔体;将93-98重量份铝锭加热至熔融,得到铝熔体,保持铝熔体的温度为1100-1150℃,将铍-锡-锌混合熔体缓慢加入到铝熔体中,精炼2-3h,之后加入3-5重量份铝稀土合金,以1-2℃/min升温至1200-1250℃,继续精炼2-3h,得到混合熔体;混合熔体加入到带有冷却装置的铸模中,首先进行自然冷却降温,待熔体降温至850-900℃时,开启冷却装置使降温速率为60-100℃/min,进行快速冷却至室温,得到稀土改性铝铍中间合金;
(S2)镁铝合金的制备:将80-100份重量份铝锭和1.2-1.6重量份步骤(S1)所得稀土改性铝铍中间合金在惰性气氛下进行第一次熔炼,完全熔融后,精炼,降温至660-700℃,加入7-11重量份镁锭,进行第二次熔炼和精炼,得到混合均匀的熔体,浇注到预热的模具中,退火处理得到镁铝合金。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(S1)中,所述铝稀土合金选自铝钇合金和/或铝钪合金。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,铝钇中间合金Y含量在1.5-2.1wt%,余量为铝和不可避免的杂质;铝钪中间合金Sc含量在1.3-1.8wt%,余量为铝和不可避免的杂质;铝稀土合金中单项杂质含量不超过0.01wt%,杂质总计不超过0.05wt%。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述稀土合金为0.6-0.8重量份铝钇合金和2.4-3.2重量份铝钪合金的混合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(S1)中所述快速冷却的冷却速率为60-100℃/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(S2)中,熔炼时加入覆盖剂,所述覆盖剂选自氯化镁,氟化镁中的至少一种,覆盖剂的用量为铝锭的0.2-0.4wt%;和/或所述精炼是加入精炼剂,精炼剂选自六氯乙烷;步骤(S1),步骤(S2)中精炼剂加入量独立地是铝锭的0.3-0.5wt%。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述覆盖剂选自氯化镁和氟化镁按照质量比4-7:1-2的复配。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(S2)中,第一次熔炼的温度是820-860℃,第二次熔炼的温度是660-700℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(S2)中,预热的钢制模具的预热温度为220-250℃;浇注至冷却过程中,使体系真空度维持在0.01-0.1MPa,或者浇注至冷却过程在惰性气氛保护下进行,所述惰性气氛是氮气和/或氩气;所述退火是空冷至370-410℃,保温4-6h,继续空冷至230-260℃,保温4-6h,之后空冷至室温。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(S2)中,加入稀土改性铝铍中间合金合金时,还加入铝锰中间合金,铝钛中间合金,铝锆中间合金、铝镍中间合金中的至少一种;优选地,铝锰中间合金中Mn含量在9-11%,余量为铝和不可避免的杂质;铝钛中间合金Ti含量在2.5-4%,余量为铝和不可避免的杂质;铝锆中间合金Zr含量在4.5-5.5%,余量为铝和不可避免的杂质;铝镍中间合金Ni含量在7-9%,余量为铝和不可避免的杂质;中间合金中单项杂质含量不超过0.02%,杂质总计不超过0.1%;
更优选地,铝锰中间合金的加入量是5.2-6.5重量份,和/或铝钛中间合金的加入量是2.1-2.6重量份,和/或铝锆中间合金加入量是0.8-1.2重量份,和/或铝镍中间合金加入量是1.5-2.1重量份。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211180344.6A CN115558817B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种改进的镁铝合金的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211180344.6A CN115558817B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种改进的镁铝合金的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115558817A true CN115558817A (zh) | 2023-01-03 |
CN115558817B CN115558817B (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=84743963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211180344.6A Active CN115558817B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种改进的镁铝合金的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115558817B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB656476A (en) * | 1948-03-02 | 1951-08-22 | Rolls Royce | Aluminium alloy |
US20080299001A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-04 | Alcan International Limited | Aluminum alloy formulations for reduced hot tear susceptibility |
CN105420555A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-03-23 | 苏州三基铸造装备股份有限公司 | 可阳极氧化的铸造铝合金及其制备方法 |
WO2019228416A1 (zh) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 比亚迪股份有限公司 | 铝合金及其制备方法和应用 |
CN112813318A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-18 | 湖北华力科技有限公司 | 一种铸造用铝合金材料 |
WO2022124448A1 (ko) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | 손희식 | 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금 |
-
2022
- 2022-09-27 CN CN202211180344.6A patent/CN115558817B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB656476A (en) * | 1948-03-02 | 1951-08-22 | Rolls Royce | Aluminium alloy |
US20080299001A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-04 | Alcan International Limited | Aluminum alloy formulations for reduced hot tear susceptibility |
CN105420555A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-03-23 | 苏州三基铸造装备股份有限公司 | 可阳极氧化的铸造铝合金及其制备方法 |
WO2019228416A1 (zh) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 比亚迪股份有限公司 | 铝合金及其制备方法和应用 |
WO2022124448A1 (ko) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | 손희식 | 고내식 주물용 마그네슘 첨가 알루미늄 합금 |
CN112813318A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-18 | 湖北华力科技有限公司 | 一种铸造用铝合金材料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115558817B (zh) | 2023-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108396204B (zh) | 一种亚共晶铝硅合金铸件及提高其性能的工艺方法 | |
CN110408807B (zh) | 一种亚共晶Al-Si铸造合金及其制备方法 | |
CN112662915A (zh) | 一种铝合金及其制备方法和应用 | |
CN112301259A (zh) | 高强压铸铝合金、其制备方法和应用 | |
CN114574792A (zh) | 一种同步提升镁合金强度和导热性能的加工方法 | |
CN110306084B (zh) | 一种高强低摩擦低膨胀高硅铝合金及其制备方法 | |
CN115558828B (zh) | 一种耐热低钒Al-Cu-Mg-Ag系合金及其应用 | |
CN115558817B (zh) | 一种改进的镁铝合金的制备方法 | |
CN117107119A (zh) | 一种具有高导电和高强韧性的压铸铝合金及其制备方法 | |
CN114703409B (zh) | 一种高强度耐腐蚀铝合金及其铸造方法 | |
CN113897567B (zh) | 一种快速细化和均匀化铸态铝锂合金的均匀化形变热处理方法 | |
CN113005315B (zh) | 一种高效Al-10Sr中间合金的制备方法 | |
CN111378876B (zh) | 一种真空泵转子用含Sc铝合金及其制备方法 | |
CN115287511A (zh) | 一种7020超硬铝合金型材及制备方法 | |
CN113862529B (zh) | 一种铝合金及其制备方法 | |
CN111455234B (zh) | 一种真空泵转子用含Sm铝合金及其制备方法 | |
KR102091563B1 (ko) | 시효열처리형 고강도 마그네슘 합금 및 그 제조방법 | |
CN114959387B (zh) | 一种高强度耐热铸造铝合金及其制备方法 | |
CN111020248B (zh) | 一种Ag-Zr-Zn中间合金及其制备方法和应用 | |
CN114086046B (zh) | 一种兼具室温与高温高强度变形Mg-Sn-Sr-Zr-Sc合金及其制备工艺 | |
CN102952984B (zh) | 一种变形镁合金及其制备方法 | |
CN118345266A (zh) | 一种钪微合金化细化7系铝合金晶粒的方法 | |
CN115874087A (zh) | 一种压铸铝合金及其制备方法 | |
CN118360521A (zh) | 一种高强高延伸率的5182铝合金及其制造方法 | |
CN118048565A (zh) | 高伸长率稀土镁合金及其制备方法 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An improved preparation method for magnesium aluminum alloy Effective date of registration: 20231117 Granted publication date: 20230321 Pledgee: China Construction Bank Corporation Shanghai Hongkou Branch Pledgor: Shanghai Taiyang Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000750 |
|
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |