本发明专利技术公开了稀土Sc微合金化的Al-Mg-Si-Cu合金及其制备方法，其特征在于：在Al-Mg-Si-Cu合金中含有质量百分数为0.15％-0.45％的稀土Sc，制备这种新型稀土铝合金的方法是在Al-Mg-Si-Cu合金熔炼过程中加入经真空熔炼的Al-Sc中间合金。本发明专利技术加工工艺简单，组分配比合理，通过稀土Sc的微合金化作用，显著细化Al-Mg-Si-Cu合金晶粒，提高合金强度和改善合金塑性；同时，Sc的加入形成Al3Sc质点，这些质点起到了阻碍位错移动和钉扎亚晶界的作用，抑制了Al-Mg-Si-Cu合金再结晶，从而提高了Al-Mg-Si-Cu合金的热稳定性和拓宽了Al-Mg-Si-Cu合金的锻造温度区间。
【技术实现步骤摘要】
稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金及其制备方法
本专利技术属于有色金属
,具体涉及稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金及其制备方法。
技术介绍
铝合金密度低、强度高、易于加工，具有良好的耐蚀性，被广泛应用于航空航天、交通运输等领域，是轻金属中应用最广泛的合金，其使用量仅次于钢铁。在航空航天、海洋、运输等领域，采用铝合金代替钢铁，是降低能耗的一种有效方法。6XXX系铝合金(Al-Mg-Si合金)密度小、焊接性能和抗蚀性优良、冲击韧性高且易于加工成型，Al-Mg-S1-Cu合金是在Al-Mg-Si合金的基础上发展起来的，相对于Al-Mg-Si合金具有优良的力学性能，在抗蚀性和成形性等方面也表现出良好综合性能，可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材或锻造成结构复杂的锻件。因此，Al-Mg-S1-Cu合金逐渐成为材料科学工作者研究的热点。新世纪，随着科技的不断进步，为了进一步适应各领域对于材料更高强度、韧性、抗疲劳等方面综合性能的要求，需要铝合金具有更高的综合性能。然而，传统的Al-Mg-S1-Cu合金强度不高，且塑性也有待改善。现有研究表明，稀土微合金化是改善铝合金性能和开发新型铝合金最为重要的手段之一。而稀土元素Sc是微合金化效果最为显著的元素，材料科学工作者在Al-Mg和Al-Zn-Mg-Cu合金中添加Sc元素，发现Sc在合金中形成Al3Sc质点，该质点既可以显著细化铸态组织、抑制再结晶、形成非常细小弥散的亚结构，又能通过析出强化效应而使合金强度、塑性等综合性能大幅度提高。Al-Mg-S1-Cu合金是一种典型的工业铝合金，对其进行研究以开发一系列含Sc的新型稀土铝合金，并广泛应用于航空、航天、交通运输等诸多领域，具有重要的理论与实际意义。然而，有关稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金至今尚未见任何报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金，以期可以提高Al-Mg-S1-Cu合金的强度和塑性，较好地满足航空、航天、交通等领域对高性能铝合金的需求。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现:本专利技术稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金，其特点在于:在Al-Mg-S1-Cu合金中含有质量百分数为0.15% -0.45%的稀土 Sc。本专利技术稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金,其特点也在于:各合金兀素按质量百分数的的配比为:Mg 0.86%-0.94%；Si0.58^0-0.63^,;Cu0.65%-?.72ι!?,: Mn0,18%-0.21%； Sc 0,15%-0.45%；余量为Al。[0011 ] 微合金化是提高材料强度和塑性等综合性能的有效途径。其中，在稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金中，Mg和Si质量分数比为1.73:1时，可以使合金经固溶时效后基体中析出大量弥散的Mg2Si强化相，在本专利技术中，Si有一部分过剩，可以中和杂质中Fe等的不良影响，同时细化Mg2Si质点。合金中加入0.65%-0.72%的Cu，目的是改善合金在热加工时的塑性，增强热处理强化效果，提高延伸率。合金中加入0.18% -0.21%的Mn，目的是通过形成弥散相阻止合金在后续变形过程中的再结晶，从而提高再结晶温度，细化再结晶晶粒，提高Al-Mg-S1-Cu合金的成形性能和强度。同时，合金中加入0.15% -0.45%的Sc，目的是显著细化铸态组织、提高合金强度，并有效地抑制合金发生再结晶晶粒长大，提高合金的再结晶温度。本专利技术稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金的制备方法,其特点在于按如下步骤进行操作:步骤1:制备合金铸锭la、配料:按照Al、Mg、S1、Cu、Mn和Sc的质量百分比,称取金属Al、Al-Mg中间合金、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金以及Al-Sc中间合金，作为配料；lb、熔化:首先将金属A1、A1-Mn中间合金、Al-Si中间合金和Al-Cu中间合金作为原料组A加入到预热至280°C的坩埚中(坩埚预热的目的是去除水分，防止开裂)，加热到730 0C，恒温至原料组A软化下塌时，在原料组A表面撒上覆盖剂(覆盖剂是为防止原料组A与空气接触发生氧化，同时也为了减少进入原料组A的氧化膜)；继续恒温至原料组A完全熔化时，获得熔体B;在原料组A表面撒上覆盖剂的质量优选为配料总质量的0.5%。(0.5%为最优值，实验证明在0.5% -0.6%的区间内都可实现)lc、加入Al-Mg中间合金:降温至690 V (690 °C为最优值，实验证明在6800C -700°C的区间内都可实现)，向熔体B中加入Al-Mg中间合金，搅拌至Al-Mg中间合金完全熔化，获得熔体C ;为防止Al-Mg中间合金的烧损，可以使用铝箔包裹并迅速将Al-Mg中间合金按入熔体B底部，再用覆盖剂对熔体B进行覆盖，减少镁的烧损；Id、加入Al-Sc中间合金:升温至750°C，加入Al-Sc中间合金(为减少稀土 Sc的烧损，将Al-Sc中间合金用铝箔包好，并迅速将Al-Sc中间合金按入熔体C底部)，撒上一层覆盖剂(撒上覆盖剂的质量优选为配料总质量的0.5% )，恒温至Al-Sc中间合金完全熔化，获得熔体D ; le、精炼:降温至720°C，在熔体D中加入精炼剂C2Cl6，将C2Cl6浸没于熔体D中至无黄色气体冒出(C2Cl6在熔体D中反应，产生黄色气体，在无黄色气体冒出时，说明已反应完全)，然后静置保温20min (使熔体D充分精炼，提高熔体D的纯净度)；C2C16的质量优选为配料总质量的0.5% (0.5%为最优值，实验证明在0.5^-0.6%的区间内都可实现)；If、浇注:使用黄铜材质的铸造模具完成对熔体D的浇注，获得合金铸锭；采用铜制铸造模具的降温速度快，在浇注时可以通入冷水以进一步提高冷却速度，浇注过程要快速平稳，快速凝固可以细化晶粒，从而提高合金强度和塑性等性能。步骤2:对所述合金铸锭依次进行均匀化处理、塑性变形获得Al-Mg-S1-Cu-Sc合金板材，然后再对所述Al-Mg-S1-Cu-Sc合金板材进行热处理，即得稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu 合金。所述均匀化处理是将步骤I所得合金铸锭加热至570°C并保温9h，然后空冷至室温。对合金铸锭进行均匀化处理，可以改善成分偏析。所述塑性变形是将均匀化处理后的合金铸锭在450°C条件下保温30min，然后进行多道次热轧，每道次热轧后在450°C条件下保温5min，再进行下一道次热轧，每道次热轧的加工率不超过25%，热轧的总加工率在60% -70% ;在热轧结束后，进行退火，退火条件为:在415°C条件下保温2h，然后空冷至室温；在退火结束后，再进行多道次冷轧，获得Al-Mg-S1-Cu-Sc合金板材，冷轧每道次加工率为10% -20%，总加工率为60% -70%。铸态产品有着天然的缺陷，如疏松和缩孔等，多次轧制可以实现大塑性变形，将夹杂物击碎，有效地消除合金铸锭内部气孔和缩松等缺陷，同时在微观上使晶粒大小分布更均匀，并减少合金铸锭因冷却速度不均匀产生的内应力。设冷轧共η道次，当η为偶数时，则在完成η/2道次冷轧后进行一次退火，然本文档来自技高网...
【技术保护点】
稀土Sc微合金化的Al‑Mg‑Si‑Cu合金，其特征在于：在Al‑Mg‑Si‑Cu合金中含有质量百分数为0.15％‑0.45％的稀土Sc。
【技术特征摘要】
1.稀土Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金，其特征在于:在Al-Mg-S1-Cu合金中含有质量百分数为0.15% -0.45%的稀土 Sc。2.根据权利要求1所述的稀土Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金，其特征在于:所述Al-Mg-S1-Cu合金中各合金元素按质量百分数的配比为:Mg 0.86%-0.94%；Si 0,58%-0.63%；Cu 0.65%-0.72%*.Mn 0.18%-0.21%*,Sc 0.15%-0.45%； 余量为Al。3.—种权利要求1或2所述的稀土 Sc微合金化的Al-Mg-S1-Cu合金的制备方法，其特征在于按如下步骤进行操作: 步骤1:制备合金铸锭 la、配料:按照Al、Mg、S1、Cu、Mn和Sc的质量百分比，称取金属Al、Al-Mg中间合金、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金以及Al-Sc中间合金，作为配料； lb、熔化:首先将金属A1、A1-Mn中间合金、Al-Si中间合金和Al-Cu中间合金作为原料组A加入到预热至280°C的坩埚中，加热到730°C，恒温至原料组A软化下塌时，在原料组A表面撒上覆盖剂；继续恒温至原料组A完全熔化时，获得熔体B ； lc、加入Al-Mg中间合金:降温至690°C,向熔体B中加入Al-Mg中间合金,搅拌至Al-Mg中间合金完全熔化，获得熔体C ； Id、加入Al-Sc中间合金:升温至750°C，加入Al-Sc中间合金，撒上覆盖剂，恒温至Al-Sc中间合金完全熔化，获得熔体D ; le、精炼:降温至720°C，在熔体D中加入精炼剂C2Cl6，将C2Cl6浸没于熔体D中至无黄色气体冒出，然后静置保温20min ;所述C2Cl6的质量为配料总质量的0.5% ; If、浇注:使用黄铜材质的铸造模具完成对熔体D的浇注，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文琳，吴跃，曾侗，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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