一种Al-Mg-Si-Y稀土铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于金属合金技术领域，尤其涉及一种Al‑Mg‑Si‑Y稀土铝合金及其制备方法。其特征在于：在6082合金的基体中加入了占最终产物Al‑Mg‑Si‑Y稀土铝合金重量百分比为0.1％～0.7％的稀土Y元素。由于加入了微量的稀土Y元素，细化了合金的二次枝晶组织，减小了共晶化合物尺寸的同时，改善了合金中粗大化合物相AlFeMnSi、AlFeSi相的形貌，由原来硬脆的针状或粗大的骨骼状变成细小、破碎的团球状，棱角钝化，降低了富铁杂质相的危害，避免了拉伸过程中应力集中的产生，合金的综合性能得到改善，其最大抗拉强度较未添加Y提高了10％，合金的塑性较未添加Y，合金的伸长率提高了83.9％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属合金
，尤其涉及一种Al-Mg-Si-Y稀土铝合金及其制备方法。
技术介绍
铝合金是现代工业技术中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造及化学工业中被广泛使用。Al-Mg-Si系铝合金具有优良的耐蚀性、良好的热塑性以及理想的综合机械性能，该系以6061、6082铝合金为代表的工业型材用途非常广泛。Al-Mg-Si系铝合金的主要合金元素为Mg和Si，另外还有少量的Fe、Mn、Cu、Zn、Zr、Ti等元素。合金中加入Si的目的是改善合金的流动性，降低热裂倾向、改善气密性、尽量减少疏松等缺陷；Mg的作用是与Si形成强化相Mg2Si，Mg2Si作为Al-Mg-Si系铝合金的主要强化相，对合金的性能有决定性的作用。然而，该系铝合金也存在强度偏低、抗蠕变性能差、模量低等缺点，不能满足更高性能的要求。目前，提高Al-Mg-Si系铝合金的强度，改善其塑性，是当前研究的主要方向。当前，通过添加其它金属元素改善合金的性能已成为研究的趋势。加入Cu可明显提高合金的强度和硬度，但塑性降低；Cr和Ti的加入可以减少合金铸态组织中粗大含Fe杂质相β(Al9Fe2Si2)的数量，促进了尺寸较小、形状较利于变形的α(Al12(Fe，Cr)3Si)相的形成，增加了含Fe弥散相的体积分数。Mn和Zr同时添加对再结晶的抑制效果效果最明显，提高合金的再结晶温度，再结晶晶粒细化。目前已有的研究中，添加稀土元素也是经常采用的办法，稀土元素Ce的加入可以提高合金的抗拉强度，冷拉状态型材的延伸率降低，人工时效状态型材的延伸率增大，但合金抗晶间腐蚀能力明显下降。Er的加入可以有效细化铸态晶粒，减小枝晶间距，但Er活性较高，在Al-Mg-Si合金中形成较多Er5Si3相，消耗了合金中的Si，导致合金主要强化相Mg2Si数量的减少，合金强度降低。现有研究表明，在所有微合金化元素中，稀土元素Sc的微合金化效果最好，Sc微合金化大幅度提高了时效态合金的强度，同时保持了合金的塑性。然而其价格非常昂贵，提高了生产成本，无法实现工业化批量生产。因此，寻找具有微合金化效果类似于Sc且价格低廉适于企业批量化生产的稀土元素成为当前研究的热点。本实验发现在Al-Mg-Si合金中加入稀土Y微合金化效果显著，细化合
金晶粒的同时改善合金组织中粗大脆性相AlFeMnSi、AlFeSi相的形貌，有效提高了合金的强度和塑性。目前，Y对Al-Mg-Si系铝合金力学性能的影响尚无报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的Al-Mg-Si-Y铝合金，其综合性能好，合金的最大抗拉强度较未添加Y提高了10％，同时大幅度提高了合金的塑性，较未添加Y，合金的伸长率提高了83.9％。本专利技术所提供的Al-Mg-Si-Y新型铝合金，其特征在于：在6082合金的基体中加入了占最终产物Al-Mg-Si-Y稀土铝合金重量百分比为0.1％～0.7％的稀土Y元素。稀土Y的优选含量范围为最终产物总重量的0.45％～0.55％。稀土Y的最佳含量范围为最终产物总重量的0.5％。该合金的制备方法是以6082铝合金及经真空熔炼的Al-10Y中间合金为原料，制备不同Y含量的Al-Mg-Si-Y铝合金；采用电阻炉将6082铝合金加热至750℃熔炼，加入Al-10Y中间合金，保温20分钟，期间每隔5分钟用石墨棒搅拌一次，之后用C2Cl6除气精炼，扒除表层浮渣，浇铸温度为700℃，浇铸模具采用铜模，模具预热温度200～250℃。本专利技术由于加入了微量的稀土Y元素，细化了合金的二次枝晶组织，减小了共晶化合物尺寸的同时，改善了合金中粗大化合物相AlFeMnSi、AlFeSi相的形貌，由原来硬脆的针状或粗大的骨骼状变成细小、破碎的团球状，棱角钝化，降低了富铁杂质相的危害，避免了拉伸过程中应力集中的产生，合金的综合性能得到改善，其最大抗拉强度较未添加Y提高了10％，同时显著提高了合金的塑性，较未添加Y，合金的伸长率提高了83.9％。附图说明图1为合金显微组织的金相图片；(a)未添加Y；(b)Y含量为0.5wt％。图2为Y质量百分比为0.5％时的合金显微组织的SEM图像。图3为Y质量百分比为0.5％时的合金显微组织SEM图像A点的能谱分析。图4为合金显微组织的SEM图片；(a)未添加Y；(b)Y含量为0.5wt％。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施方案进一步描述实施例1采用常规重力铸造制备Al-Mg-Si-Y合金，所用的原料为6082铝合金和Al-10Y中间合金；首先将6082铝合金676.4g放入石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼合金，熔炼温度为750℃；待合金完全熔化后，加入Al-10Y中间合金6.76g，保温20分钟，期间每隔5分钟用石墨棒搅拌一次，之后用C2Cl6除气精炼，扒除表层浮渣，浇铸温度为700℃，浇铸采用铜模，模具预热温度200～250℃，制备得到Y质量分数为0.1％的Al-Mg-Si-Y合金。实施例2采用常规重力铸造制备Al-Mg-Si-Y合金，所用的原料为6082铝合金和Al-10Y中间合金；首先将6082铝合金639.6g放入石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼合金，熔炼温度为750℃；待合金完全熔化后，加入Al-10Y中间合金19.19g，保温20分钟，期间每隔5分钟用石墨棒搅拌一次，之后用C2Cl6除气精炼，扒除表层浮渣，浇铸温度为700℃，浇铸采用铜模，模具预热温度200～250℃；制备得到Y质量分数为0.3％的Al-Mg-Si-Y合金。实施例3采用常规重力铸造制备Al-Mg-Si-Y合金，所用的原料为6082铝合金和Al-10Y中间合金；首先将6082铝合金710.7g放入石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼合金，熔炼温度为750℃；待合金完全熔化后，加入Al-10Y中间合金35.54g，保温20分钟，期间每隔5分钟用石墨棒搅拌一次，之后用C2Cl6除气精炼，扒除表层浮渣，浇铸温度为700℃，浇铸采用铜模，模具预热温度200～250℃；制备得到Y质量分数为0.5％的Al-Mg-Si-Y合金。实施例4采用常规重力铸造制备Al-Mg-Si-Y合金，所用的原料为6082铝合金和Al-10Y中间合金；首先将6082铝合金655.3g放入石墨坩埚中，在电阻炉中熔炼合金，熔炼温度为750℃。待合金完全熔化后，加入Al-10Y中间合金45.87g，保温20分钟，期间每隔5分钟用石墨棒搅拌一次，之后用C2Cl6除气精炼，扒除表层浮渣，浇铸温度为700℃，浇铸采用铜模，模具预热温度200～250℃；制备得到Y质量分数为0.7％的Al-Mg-Si-Y合金。将上述四个实验获得的铸锭及一个基体6082合金铸锭按GB228-2002金属材料室温拉伸试验方法加工成拉伸试样，然后经后期热处理(550℃535淬火
+175℃565时效)后，在ESH-50型万能材料试验机上测试不同Y含量合金的室温拉伸力学性能。表1合金热处理后化学成分与力学性能指标由表1可以看出，当Y的添加量为0.5wt％时，合金的抗拉强度为330Mpa，延伸率为11.4％，未添加Y时合金的抗拉强度为300Mpa，延伸率为6.2％，较未添加Y时强度提高了10％，塑性提高了83.9％，可以看出，添加了0.5wt％的Y后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al‑Mg‑Si‑Y稀土铝合金，其特征在于：在6082合金的基体中加入了占最终产物Al‑Mg‑Si‑Y稀土铝合金重量百分比为0.1％～0.7％的稀土Y元素，同时提高合金的抗拉强度和塑性。

【技术特征摘要】
1.一种Al-Mg-Si-Y稀土铝合金，其特征在于：在6082合金的基体中加入了占最终产物Al-Mg-Si-Y稀土铝合金重量百分比为0.1％～0.7％的稀土Y元素，同时提高合金的抗拉强度和塑性。2.如权利要求1所述的一种Al-Mg-Si-Y稀土铝合金，其特征在于：在6082合金的基体中加入了占最终产物Al-Mg-Si-Y稀土铝合金重量百分比为0.45％～0.55％的稀土Y元素。3.如权利要求1或2所述的一种Al-Mg-Si-Y稀土铝合金，其特征在于：在6082合金的基体中加入了占...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉涛，钱炜，张振亚，王晓璐，王研，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32