本发明专利技术提供了一种轻质合金材料及其制备方法，所述轻质合金材料包含以下重量百分含量的成分：Al 53％‑59％，Nb 3％‑4％，Sn 0.5％‑1.0％，C 0.01％‑0.03％，Sc 0.4％‑0.7％，W 0.02％‑0.04％，Mo 0.5％‑1.2％，Ni 0.06％‑0.5％，Cr 0.1％‑0.2％，Dy 0.02％‑0.04％，不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。本发明专利技术的制备过程包括：原料预处理、熔炼、精炼、铸模和退火。本发明专利技术具有质量轻、抗拉强度高、耐酸碱腐蚀性强、延展性好、塑性高的特点，其抗拉强度可达1350MPa；屈服强度1100MPa，延伸率可达13％；抗弯折能力强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料
，具体涉及一种轻质合金材料及其制备方法。
技术介绍
随着人们生活水平的不断提高，各种电子、电器产品成为办公和生活的必需品，如电视机、组合音响、电子办公设备、家用电子保健设备、相机、手机和平板电脑等。所有这些设备的发展都向轻、薄、小的方向发展，使得对其壳体及内部零件材料的要求越来越高，轻质材料也越来越重要。但是轻质材料的硬度低、抗冲击能力差、可塑性低。钛合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，利用钛合金制造发动机零件有很多好处，钛和铝合金的密度低，可以降低运动零件的惯性质量，同时钛气门弹簧可以增加自由振动，减弱车身的振颤，提高发动机的转速及输出功率，但是，钛合金的成本高。中国专利CN 104404300A的专利技术名称为“一种新型轻质合金”，该轻质合金由碳、锰、硅、铝、镍、钼、铁和硼组成，该专利技术具有强的抗拉强度和延伸率，但是耐腐蚀能力差；中国专利CN 102690979B的专利技术名称为“一种轻质金属工艺品用合金材料及其制备方法”，由镁、铝和锌组成，保留了镁元素密度低比重轻的特点，具有很好的加工性，但该专利技术只适合用于工艺品的制备上，硬度低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足而提供一种强度高、耐腐蚀性好、韧性好、耐高温、成本低的轻质合金材料。本专利技术的另一目的还在于上述轻质合金材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采取的具体技术方案是：一种轻质合金材料，包含以下重量百分含量的成分：Al 53％-59％，Nb 3％-4％，Sn 0.5％-1.0％，C 0.01％-0.03％，Sc 0.4％-0.7％，W 0.02％-0.04％，Mo 0.5％-1.2％，Ni 0.06％-0.5％，Cr 0.1％-0.2％，Dy 0.02％-0.04％，不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。优选的，Al与Nb的重量比为4-6:1。优选的，包含以下重量百分含量的成分：Al 58％，Nb 3％，Sn 0.7％，C 0.01％，Sc 0.55％，W 0.03％，Mo 0.75％，Ni 0.1％，Cr 0.1％，Dy 0.025％，不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。一种轻质合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)原料预处理：将所有原料置于干燥箱内，在100-160℃下干燥20-30min，烘干，按照上述配比称量各原料，搅拌，得混合原料，备用；(2)熔炼：将步骤(1)所述的混合原料置于熔炼炉内，在氩气气氛下于660-690℃条件下熔炼10-15min，继续加热至910-950℃，熔炼15-30min；(3)精炼：将步骤(2)所得熔炼物降温至486-490℃，熔炼0.5-1.0h，然后升温至600-660℃，熔炼1-1.5h，继续升温至910-950℃，熔炼1.5-2h，最后降温至520-550℃，熔炼0.5-1.5h，得混合液；(4)铸模：将步骤(3)得到的混合液倒入水冷锭模中，自然冷却到室温，得到铸锭；(5)退火：将铸锭置于退火炉内，于180-190℃下退火30-60min，得到轻质合金材料。优选的，所述步骤(2)中加热的升温速率为15-20℃/min。优选的，所述步骤(3)中的降温速率为15-25℃/min。优选的，所述步骤(3)中的升温速率为5-10℃/min。本专利技术的有益效果：本专利技术中主要成分为Al-Ti合金复合使用，与单独钛金属相比可以获得较高的相变点，降低残余β相的含量，降低钛合金高温蠕变过程中的扩散，提高钛合金的高温抗蠕变性能；同时，Al元素在高温条件下可以在钛合金表面生成具有稳定保护作用的Al2O3保护膜，提高耐热钛合金的表面抗氧化性；另外Al元素可以使钛合金具有较好的塑性，所以Al和Ti的相互作用可以明显改善轻质合金的力学性能；Ti的加入则可以改善单一金属Al的机械性能，克服Al抗拉强度接近屈服强度，韧性差，硬度低，不耐磨，不耐冲击，热传导系数较大，热变形大，热稳定性差等缺陷。少量金属元素加入对Al-Ti合金具有辅助增效的作用：Nb具有较好的固溶强化效果，而且可以有效韧化合金，使轻质合金具有较好的强度、塑性和高温性能，在Al与Nb的重量比为4-6:1时性能变化最为明显。C元素的加入可以增加耐热钛合金中α+β两相区的温度范围，增大合金的加工温度窗口，能够相对容易的控制初生α相的含量，有效协调钛合金的热稳定性能、蠕变性能和疲劳性能，C和Ti的共同作用提高了轻质合金的综合力学性能；Sc和W是微合金化元素，有效地改善了合金的组织结构，细化了晶粒，提高了轻质合金在高温下的强度、塑性和蠕变等性能；Mo、Ni和Cr的共同作用使轻质合金在高温下的组织稳定性好，另外，钼还可以改善合金的耐间隙腐蚀性和耐酸性；Sn和Ti相互作用可以起到固溶强化的作用，可以有效增加轻质合金在常温下的强度；Dy具有内氧化作用，在合金体内形成许多细小稳定的氧化镝颗粒，产生弥散强化的效果，改善了轻质合金的强度，另外，可以降低合金体内氧的浓度，抑制合金内晶粒的长大，起到细化晶粒的作用，有效提高了轻质合金材料的维氏硬度和抗冲击韧性。本专利技术的合金材料具有质量轻、抗拉强度高、耐酸碱腐蚀性强、延展性好、塑性高，其抗拉强度可达1350MPa；屈服强度1100MPa，延伸率可达13％；抗弯折能力强；本专利技术制备过程简单，易于操作。具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术：实施例1一种轻质合金材料，包含以下重量百分含量的成分：Al 53％，Nb 3％，Sn 0.5％，C 0.01％，Sc 0.4％，W 0.02％，Mo 0.5％，Ni 0.06％，Cr 0.1％，Dy 0.02％，不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。其制备方法，包括以下步骤：(1)原料预处理：将所有原料置于干燥箱内，在100℃下干燥30min，烘干，按照上述配比称量各原料，搅拌，得混合原料，备用；(2)熔炼：将步骤(1)所述的混合原料置于熔炼炉内，在氩气气氛下于660℃条件下熔炼15min，继续15℃/min的速率加热至910℃，熔炼30min；(3)精炼：将步骤(2)所得熔炼物以15℃/min的速率降温至486℃，熔炼1.0h，然后以7℃/min的速率升温至600℃，熔炼1.5h，继续以7℃/min的速率升温至910℃，熔炼2h，最后以15℃/min的速率降温至520℃，熔炼1.5h，得混合液；(4)铸模：将步骤(3)得到的混合液倒入水冷锭模中，自然冷却到室温，得到铸锭；(5)退火：将铸锭置于退火炉内，于180℃下退火60min，得到轻质合金材料。实施例2一种轻质合金材料，包含以下重量百分含量的成分：Al 58％，Nb 3％，Sn 0.7％，C 0.01％，Sc 0.55％，W 0.03％，Mo 0.75％，Ni 0.1％，Cr 0.1％，Dy 0.025％，
不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。其制备方法，包括以下步骤：(1)原料预处理：将所有原料置于干燥箱内，在160℃下干燥20min，烘干，按照上述配比称量各原料，搅拌，得混合原料，备用；(2)熔炼：将步骤(1)所述的混合原料置于熔炼炉内，在氩气气氛下于690℃条件下熔炼10min，继续20℃/min的速率加热至950℃，熔炼1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轻质合金材料，其特征在于，包含以下重量百分含量的成分：Al 53％‑59％，Nb 3％‑4％，Sn 0.5％‑1.0％，C 0.01％‑0.03％，Sc 0.4％‑0.7％，W 0.02％‑0.04％，Mo 0.5％‑1.2％，Ni 0.06％‑0.5％，Cr 0.1％‑0.2％，Dy 0.02％‑0.04％，不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。
【技术特征摘要】
1.一种轻质合金材料，其特征在于，包含以下重量百分含量的成分：Al 53％-59％，Nb 3％-4％，Sn 0.5％-1.0％，C 0.01％-0.03％，Sc 0.4％-0.7％，W 0.02％-0.04％，Mo 0.5％-1.2％，Ni 0.06％-0.5％，Cr 0.1％-0.2％，Dy 0.02％-0.04％，不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。2.如权利要求1所述的一种轻质合金材料，其特征在于，包含以下重量百分含量的成分：Al 58％，Nb 3％，Sn 0.7％，C 0.01％，Sc 0.55％，W 0.03％，Mo 0.75％，Ni 0.1％，Cr 0.1％，Dy 0.025％，不可避免的杂质含量小于0.01％，余量为Ti。3.如权利要求1或2所述的一种轻质合金材料，其特征在于，Al与Nb的重量比为4-6:1。4.一种如权利要求1-3任一项所述的轻质合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)原料预处理：将所有原料置于干燥箱内，在100-160℃下干燥20-30min，烘干，按照上述配比称量...
【专利技术属性】
技术研发人员：马志国，吕琰，李敏，代从仁，高德峰，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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