CN1614060A - 耐热铝合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及喷射沉积方法,特别是制备8009合金锭坯的喷射沉积工艺,其特征是:在现有的喷射沉积方法的工艺基础上,在雾化气体中加入小于43μm的同种合金成分的粉末,改变雾化介质;控制温度860℃~950℃,挤压系数16~30,熔体温度950℃~1250℃,喷射温度900℃~1200℃,雾化气压0.4~0.8MPa,送粉气压0.1~0.2MPa,底盘转速200~600r/min,下降速度200~600r/min。本发明提高了制备8009合金锭坯凝固过程中的冷却速度,抑制了A13Fe4相在凝固过程中的析出,全面提高8009合金的力学性能;提高了喷射沉积过程中金属粉末的收得率,有利于过喷金属粉末的回收,有利于环境保护。
Description
技术领域:
本发明涉及喷射沉积方法,特别是制备8009合金锭坯的喷射沉积工艺。
背景技术:
快速凝固AlFeVSi合金生产主要是以平流铸造法和粉末冶金技术来制备8009合金。但PFC的工艺很复杂,当生产不同成分合金时,工艺参数的调整难度大,该方法制得的合金含氧量高。
采用粉末冶金方法生产大规模整体构件,需建立包括制粉、等静压、热压等大型设备的专业集成生产线。尤其制备500mm以上大规格坯料生产的工艺复杂,成本高。
近些年来,采用喷射沉积方法制备8009合金锭坯。但因其冷却速度慢,通常为102K/S,在制备过程中会析出Al13Fe4,Al8(Fe,V)2Si等有害相,对材料性能不利。
发明内容:
本发明的目的在于:提高喷射沉积工艺的冷却速度,抑制A13Fe4相在凝固过程中的析出,不但全面提高8009合金的力学性能,而且提高锭坯的收得率;能够回收合金粉末,有利于环境保护。
本发明的技术方案是:在现有的喷射沉积方法的工艺基础上,在雾化气体中加入小于43μm的同种合金成分的粉末,称为“过喷粉末”,改变雾化介质。
加入过喷粉末的量为粉末质量与母合金质量比8%~15%;熔体温度950℃~1250℃,喷射温度900℃~1200℃,雾化气压0.4~0.8MPa,送粉气压0.1~0.2MPa,底盘转速200~600r/min,下降速度200~600r/min,挤压系数16~30,挤压温度350℃~420℃。
雾化气体和过喷粉末在石墨喷嘴2出口处不与熔体相遇。
本发明的优点和效果是:
由于过喷粉末的加入,依靠其热传导吸热和熔化吸热,提高了制备8009合金锭坯凝固过程中的冷却速度,抑制了A13Fe4相在凝固过程中的析出,全面提高8009合金的力学性能。
提高了喷射沉积过程中金属粉末的收得率,有利于过喷金属粉末的回收,有利于环境保护。
附图说明:
图1为喷射沉积方法流程示意图;附图中的编号为:漏包1,喷嘴2,雾化室3,沉积底盘4,抽风口5,送粉装置6,漏斗7。
具体实施方式:
下面结合附图作进一步说明:
图1描述了喷射沉积方法的工艺流程,本发明在已有的基础上,改进喷嘴结构,加入颗粒直径小于43μm的过喷粉末,控制工艺参数如表1所示。
为了使过喷粉末接近金属液流,在喷射前有一个预热的过程,增大粉末的流动性,过喷粉末通过特制的加粉装置引入;为了防止喷射过程的堵嘴现象,将熔体温度为1000℃,石墨嘴子的直径4.0mm,送粉N2气压为0.1MPa;为了让金属液流和粉末雾化开,雾化N2气压高于0.4MPa;雾化气体和过喷粉末在石墨喷嘴2出口处不与熔体相遇,防止了堵嘴反喷现象的发生。
加入的43~74μm、与43μm过喷粉末的量为粉末质量与母合金质量比8%。选用直径小于43μm的8009合金过喷粉末。同时用直径在43~74μm的粉末作为不同尺寸颗粒对材料性能影响的比较。经X-Ray衍射分析它们的相成分,可知加入小于43μm过喷粉末几乎不含Al13Fe4、Al8Fe2Si等有害相,其过饱和程度很大,而加入43μm过喷粉末含少量Al13Fe4等相。挤压系数为16,温度为400℃,喷射温度950℃。
表1喷射沉积实验系数
实验参数 | 熔体温度(℃) | 喷射距离(mm) | 雾化气压(MPa) | 送粉气压(MPa) | 底盘转速(r/min) | 下降速度(r/min) |
加入过喷粉末 | 1000 | 250 | 0.4 | 0.1 | 200 | 350 |
未加过喷粉末 | 1000 | 250 | 0.5 | 200 | 350 |
在同等条件下,喷射沉积过程中加入颗粒为43μm的过喷粉末后,8009合金的室温程度提高了约20%,室温塑性提高了约11%。喷射沉积过程中加入43~74μm过喷粉末后,8009合金的室温强度提高了约7%;但室温塑性降低。
表2不同状态下材料性能的比较
状态 | 原工艺 | 新工艺1(小于43μm粉末) | 新工艺2(43~74μm粉末) |
抗拉强度σb(MPa) | 370.4 | 433.3 | 392.4 |
屈服强度σ0.2(MPa) | 352.4 | 369.3 | 356.7 |
延伸率δ(%) | 9.9 | 10.8 | 5.9 |
Claims (4)
1.一种耐热铝合金的制备方法,其特征在于:在现有的喷射沉积方法的工艺基础上,在雾化气体中加入小于43μm的同种合金成分的粉末,改变雾化介质。
2.根据权利要求1所述的耐热铝合金的制备方法,其特征在于:加入过喷粉末的量为粉末质量与母合金质量比8%~15%;熔体温度950℃~1250℃,喷射温度900℃~1200℃,雾化气压O.4~0.8MPa,送粉气压O.1~O.2MPa,底盘转速200~600r/min,下降速度200~600r/min,挤压系数16~30,挤压温度350℃~420℃。
3.根据权利要求1所述的耐热铝合金的制备方法,其特征在于:加入过喷粉末的量为粉末质量与母合金质量比8%;挤压温度400℃,挤压系数16,熔体温度1000℃,喷射温度950℃,雾化气压O.4MPa,送粉气压0.1MPa,底盘转速200r/min,下降速度350r/min。
4.根据权利要求1所述的耐热铝合金的制备方法,其特征在于:雾化气体和过喷粉末在石墨喷嘴2出口处不与熔体相遇。
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