一种Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金及其制备工艺，属于合金技术领域。所述合金为在铝基体中加入了1.1～5.1％的Mg，0.25～0.35％的Er，0.25～0.3％的Zr，所述的百分比为各组分占Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金的重量百分比。其制备工艺如下：在760～780℃下熔炼Al-Mg-Er-Zr合金，各合金元素熔化后搅拌，然后浇铸得到铸态合金，而后将合金在150～475℃之间每隔25℃等时退火3个小时。然后将退火后的合金在冷轧机上进行冷轧，冷轧总变形量为60～80％。本发明专利技术析出了大量的Al3(Er，Zr)强化相粒子，在退火过程中硬化效果显著。合金冷轧板材在较高温度下使用时，强化相粒子可阻碍合金的位错、晶界和亚晶界的迁移合并，抑制合金再结晶过程，提高了合金的再结晶温度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金及其制备工艺，属于合金
。所述合金为在铝基体中加入了1.1～5.1％的Mg，0.25～0.35％的Er，0.25～0.3％的Zr，所述的百分比为各组分占Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金的重量百分比。其制备工艺如下：在760～780℃下熔炼Al-Mg-Er-Zr合金，各合金元素熔化后搅拌，然后浇铸得到铸态合金，而后将合金在150～475℃之间每隔25℃等时退火3个小时。然后将退火后的合金在冷轧机上进行冷轧，冷轧总变形量为60～80％。本专利技术析出了大量的Al3(Er，Zr)强化相粒子，在退火过程中硬化效果显著。合金冷轧板材在较高温度下使用时，强化相粒子可阻碍合金的位错、晶界和亚晶界的迁移合并，抑制合金再结晶过程，提高了合金的再结晶温度。【专利说明】_种A卜Mg-Er-Zr耐热锅合金及其制备工艺
本专利技术涉及一种经过复合微合金化的铝合金材料及其制备工艺，属于金属合金技 术领域。
技术介绍
Al-Mg合金由于其优异的耐蚀性、焊接性能及适中的强度和良好的成型性而广泛 应用于航空航天、海洋船舶和汽车工业。但Al-Mg合金属于不可热处理强化的合金，其强度 主要取决于Mg含量和形变强化程度。Mg含量的提高使合金的成形困难，因而常采用形变强 化的方式，而形变强化态合金随温度升高和时间的延长会出现"软化"现象。添加微量的强 化元素是一种有效稳定合金性能的方法，研宄发现，添加微量的Sc可提高Al-Mg合金的力 学性能和再结晶温度，并且形成了一系列的含Sc铝镁合金。但由于Sc的价格过于昂贵，科 研工作者寻找与Sc有类似作用的替代元素，发现稀土元素 Er与Sc有类似，能与铝形成与 基体共格的Ll2结构的Al 3Er相。 研宄表明复合添加微合金化元素能够有效的提高微合金化效果。专利 201010515843. 7公开了一种Al-Er-Zr合金及其时效强化工艺，发现Zr可与Er产生协同强 化作用，具有显著的时效强化效果，相对于Al-Er合金提高了时效强化效果和热稳定性，相 对于Al-Zr合金使得时效析出过程明显加速。而且Er、Zr的最优成分分别为0. 2?0. 3% (质量百分比）、〇. 25?0.3% (质量百分比）。但当Zr的含量较低时时效强化效果不显 著。因此本实验在Al-Mg合金中加入0.25?0.35% (重量百分比）的Er，0.25?0.3% (重量百分比）的Zr。以期在退火过程中产生非常显著的强化效果。 对于Al-Mg合金来说，需要进行均匀化退火来消除凝固过程中产生的枝晶组织， 常用的热处理工艺为430-470°C，保温16-24h。但是在此常规的退火工艺下，由于退火温度 过高，不利于形成细小弥散的强化相，使合金的微合金化效果不显著。专利200810057383.0 公开了一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金的热处理工艺。该合金在经过280°C /8h+470°C /12h双 级热处理后和经过470°C /16h单级热处理后相比，合金中的强化相更加密集，强化效果更 加显著。所以本实验采用150?475°C之间每隔25°C等时退火3个小时的多级退火工艺， 以期望能够析出更加密集的强化相。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过复合微合金化的方法，提供一种Er、Zr复合微合金化的 Al-Mg合金及其制备工艺，经过退火处理的Al-Mg-Er-Zr合金中析出了大量的Al3 (Er，Zr) 强化相。对合金起到弥散强化作用，从而提高合金的力学性能。变形合金在温度较高下使 用时具有良好耐热性的强化相可阻碍位错、晶界和亚晶界的迀移，抑制合金的再结晶过程， 从而提高合金的再结晶温度。 本专利技术所提供的Al-Mg-Er-Zr合金，其特征在于各合金组份及其重量百分比为： Mg :1?5. 1% (重量百分比），Er :0· 25?0· 35% (重量百分比），Zr :0· 25?0· 3% (重 量百分比），余量为Al。所述的重量百分比为各组分占 Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金的重量百 分比。 以上所述合金的最佳成分范围为（重量百分比）：3· 3%的Mg，0. 3%的Er，0. 26% 的Zr。所述的重量百分比为各组分占 Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金的重量百分比。 本专利技术上述合金的制备方法包括以下步骤： 在熔炼温度为760?780°C下，先将高纯铝铝锭熔化，随后加入Al-Er、Al-Zr中间 合金，待中间和金熔化后加入纯镁，待纯镁溶化后加入六氯乙烷进行除气，然后充分搅拌， 保温静置lOmin，使熔体中各元素成分分布均匀后进行浇铸，得到铸态合金。 铸态合金在150?550 °C之间每隔25 °C等时退火3小时（具体过程为每隔 25°C保温3h后取样，例如150°C /3h取第一个样，150°C /3h+175°C /3h取第二个样， 150°C /3h+175°C /3h+200°C /3h取第三个样，依次类推直到550°C结束）。 其中优化的热处理工艺为150?475°C每隔25°C等时退火3小时。即150°C退火 3h，然后升温至175°C退火3h，然后升温至200°C退火3h，以此类推，最后为升温至475°C退 火3h ; 然后对150?475°C等时退火后的铸锭进行冷乳，总变形量为60?80%。 对冷轧板进行再结晶退火，以验证其耐热性能。 本专利技术的有益效果： 本专利技术由于采用了 Er和Zr的复合微合金化，铸态合金经过等时退火处理后，合金 中析出了大量的与基体共格或半共格的Ll2结构的Al 3(Er，Zr)强化相，对合金产生了非常 显著的强化作用。这些强化相在变形铝合金在较高温度下使用时可以阻碍位错、晶界和亚 晶界的迀移，抑制了变形铝合金的再结晶过程，提高合金的再结晶温度。使合金可在较高温 度下使用。 【专利附图】【附图说明】 图I :150?550°C之间每隔25°C等时3小时退火硬度变化曲线 图2 :冷轧总变形量为80%合金的再结晶退火硬度变化曲线 图3 :冷轧总变形量为80%合金的金相照片（a)为Al合金在450°C再结晶退火后 金相照片；(b)为A2合金在400°C再结晶退火后的金相照片；（c)为A3合金在375°C再结晶 退火后的金相照片；（d)为A4合金在325°C再结晶退火后的金相照片。 图4 :冷轧总变形量为60%合金的再结晶退火硬度变化曲线 【具体实施方式】 实例1 :采用石墨坩埚熔炼和铁模铸造制备合金铸锭，所用原料为纯铝、纯镁和 Al-6Er、Al-4Zr的中间合金。在熔炼温度为770± 10°C下，先将铝锭熔化，随后加入Al-Er、 Al-Zr中间合金，待中间合金熔化后加入纯镁，待纯镁熔化后加入六氯乙烷除气、搅拌，保 温静置lOmin，使熔体中各元素成份分布均匀后进行铁模浇铸。制备了 4种不同成分的 Al-Mg-Er-Zr合金，通过XRF测得其实际成分，如下表1所示。 表1实验合金成分 【权利要求】1. 一种Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金，其特征在于，纯铝基体中加入了 1?5. 1%重量百分 比的Mg，0. 25?0. 35%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Al‑Mg‑Er‑Zr耐热铝合金，其特征在于，纯铝基体中加入了1～5.1％重量百分比的Mg，0.25～0.35％重量百分比的Er，0.25～0.3％重量百分比的Zr，所述的重量百分比为各组分占Al‑Mg‑Er‑Zr耐热铝合金的重量百分比。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：聂祚仁，赵万辉，文胜平，王为，高坤元，黄晖，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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