一种替代QT600轧辊的铝合金材料及其喷射成型方法技术

本发明专利技术公开一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：主成分含量按重量百分比计：六氟合钴负离子体[CoF6]3－：0.005%‑0.02%，锰Mn:≤2%，镉Cd:0.05%～0.5%，铜Cu:4.2%～8.0%且Cu≥0.8Mn+4.05%；路易斯酸碱对总量1%×10‑4～2.0%，合金平均晶粒度＜120微米，余量为铝Al。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种替代QT600轧辊的铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
球墨铸铁（简称球铁）是钢铁产业中的主要基础材料之一，被广泛而大量地用于制造受力复杂，强度、韧性、耐磨性等要求较高的零件，如通用机械、起重、农业、汽车、铸造、纺织、机床、电力、石化、船舶零件等，主要形态和类型为液压壳体、泵体、管道、阀体、缸体、轮毂、轴件、球连接、传动件、悬挂件、钩扣件、导流件、转向件等；球墨铸铁轧辊存在易开裂现象。在“以铝代钢”的技术升级中，为了充分发挥铝合金以“轻”为代表的系列优越特性，必须先使其在“强”的方面有长足发展，同时不能有不可接受的制造成本增量，才能大大拓展其使用领域。这就要求必须在铝合金新材料设计上首先取得突破。在工程应用上，铝合金固溶体晶粒的大小和状态，以及分布在晶界的金属间化合物的大小形态，对合金的力学性能有着决定性的影响。粗大的平面晶、树枝晶、柱状晶等不规则晶体和分布在晶界的粗大的脆硬性金属间化合物，能够把合金好的微细结构和精微结构对基体的强韧性贡献全部抵消掉，因为这些粗大晶粒遵从的成长规律是缘于铸造型腔的型壁生核、自外向液体内部单向延伸的生长方式，造成了合金的成分偏析、结晶粗大单向、宏观性能不均匀的缺陷，从而成为合金的一些常见缺陷，如针孔、气孔、缩孔、缩松、偏析、粗大固溶体、高硬度化合物、裂纹等的根源。目前采用的常规变质手段和细化晶粒的手段，如添加铝钛硼或铝钛碳中间合金，最好的效果只能使平均晶粒度细化到120～150微米，而枝晶的形态往往没有根本的转变，这是合金力学性能提高的一个重要瓶颈问题。因为对铝合金来说，获得强度和韧性同时提高的途径，只有晶粒的细化和圆整化；热处理工艺的调整，在晶态结构已经确定的状态下，只能使强度或韧性一个方面获得优化。因此，如何进一步细化和圆整合金的平均晶粒度，是产业界始终追求的目标。在强度指标上，2XXX系变形铝合金(硬铝)和7XXX变形铝合金(超硬铝)需要经过大型坯料的熔铸、热处理和复式加工环节，成本高，一般只应用于空天
，基础产业领域难以接受，而且其耐热性较差。铸造铝合金中，铝硅系(Al-Si)成形性好但强度偏低，铝铜系(Al-Cu)强度可以达到很高但很不稳定且铸造成形性很差(不能用金属型铸造)。总体来说，能够同时满足铸造性能好又容易进行变形加工的高温高强铝合金，在现有国际标准牌号中很难实现。211Z耐热高强韧铸造铝合金因具有“四高三好”特征（即高强、高韧、高硬、耐高温，同时铸造性能好、加工性能好、循环性能好）而进入了铝材料国际领先水平。但是，从材料设计角度看，211Z材料也存在一些难以克服的问题。微观分析发现，有一些大颗粒有很高的钛Ti和稀土浓度，作为用来促使晶粒细化的物质，这种现象表明Ti和稀土走向了需要解决问题的对立面；而在211Z合金铸件的生产过程中，也发生着与普通铝合金一样常见的缺陷，包括针孔、气孔、缩孔、缩松、偏析、粗大固溶体、高硬度化合物、夹杂(渣)、冷隔、冷豆、裂纹、变质缺陷、固溶不足和过烧等。这些缺陷，主要原因仍然要从合金本身的化学成分及其形成的微观物相结构入手来研究，尤其是对物相分子组合结构的形成机理进行深入研究，才能认清本质，进而找到解决问题、消除缺陷的有效途径。通过对铝铜锰系(Al-Cu-Mn)合金最高达0.08nm的极高分辨率的球差校正扫描透射电子显微镜(STEM)精微选区分析，获得了建立在原子尺度上的各种物相结构、原子分辨和化学元素分布。证实其中存在一系列强化相，包括众所周知的Al-Cu二元亚稳相(GP区、θ＂、θ＇)、新的盘片相和平衡相θ(Al2Cu)；其中在基体晶粒内部，新发现一种棒叉状(T+θH)组合相，该组合相的主干部分T相是Al-Cu-Mn三元相，分子结构式Al20Cu2Mn3，分子物相特征是直径约100nm、长度约600～1000nm呈棒轴状且其(010)面与铝合金基体的{010本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：主成分含量按重量百分比计：六氟合钴负离子体[CoF6]3－：0.005%‑0.02%， 锰Mn:≤2%，镉Cd:0.05%～0.5%，铜Cu:4.2%～8.0%且Cu≥0.8Mn+4.05%；路易斯酸碱对总量1%×10‑4～2.0%，合金平均晶粒度＜120微米，余量为铝Al。

【技术特征摘要】
1.一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：主成分含量按重量百分比计：六氟合钴负离子体[CoF6]3－：0.005%-0.02%， 锰Mn:≤2%，镉Cd:0.05%～0.5%，铜Cu:4.2%～8.0%且Cu≥0.8Mn+4.05%；路易斯酸碱对总量1%×10-4～2.0%，合金平均晶粒度＜120微米，余量为铝Al。2.根据权利要求1所述的一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：合金晶粒为等轴晶。3.根据权利要求1所述的一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：合金晶粒内亚纳米(T+θH)组合相数量达到≥1个/平方微米。4.根据权利要求1所述的一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：所述路易斯酸碱对为金属与配体结合而成的正离子体、复杂配体化合物或超大杂多化合物、主族类元素、过渡族类元素中的一种，或者一种以上混合。5.根据权利要求4所述的一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：所述的金属与配体结合而成的正离子体：包括异硫氰合铁正离子体[Fe（NCS）]2+。6.根据权利要求4所述的一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：所述的复杂配体化合物或超大杂多化合物，包括铝钛氮AlTiN和二硫铜铁CuFeS2。7.根据权利要求1-6之一所述的一种替代QT600轧辊的铝合金材料，其特征在于：所述路易斯酸碱对，按元素添加量占Al基体重量百分比，范围为：Si≤1.3%，Sc≤0.15%，V≤0.05%，AlTiN≤0.01%，CuFeS2≤0.01%。8.如权利要求7所述的一种替代QT...

【专利技术属性】
技术研发人员：车云，张中可，门三泉，
申请(专利权)人：贵州华科铝材料工程技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52