一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于铝合金技术领域，涉及一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金及其制备方法。具体而言，本发明专利技术的制备方法包括下列步骤：1)制备铝钇合金锭；2)均匀化处理；3)挤压成型；4)热处理。通过向6061铝合金中添加稀土元素钇(0.1％～0.4％)，改善了合金的微观组织。同时，通过合理的挤压和热处理工艺提高了合金的力学性能，使得铝钇合金的抗拉强度达到355MPa以上，满足了该合金在纺织工业领域中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝合金
，涉及一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金及其制备方法。
技术介绍
随着纺织机械向高速、轻量和大尺寸方向发展，其许多零部件均采用铝合金材料制成。作为一种轻质合金材料，6061铝合金由于具有良好的机械性能和微弧氧化性能，常被用作纺织机械中关键零件的首选材料。但是，随着纺机跨度的增大和速度的提高，6061铝合金的综合力学性能有时达不到要求，容易出现变形问题。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金及其制备方法。通过向6061铝合金中加入稀土元素钇(Y)，并采用合适的挤压和热处理工艺，成功获得了合金组织得到改善、强度和塑性得到提高的6061铝合金型材。具体而言，本专利技术采用如下技术方案：一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金的制备方法：其包括下列步骤：1)制备铝钇合金锭：将6061铝合金置于熔炼设备中，加热到760～780℃并保持温度恒定；待完全熔化后，向铝熔液中添加铝钇中间合金，直至钇的重量占总重量的0.1％～0.4％(优选0.4％)；将铝钇中间合金压入铝熔液中并搅拌，使钇分布均匀；待铝钇中间合金全部熔化后，将熔体温度降至730℃～740℃并保持温度恒定，加入除渣除气剂，进行除渣除气处理；待除渣除气完毕后，将熔体温度降至700℃～720℃并保持温度恒定，静置5～10分钟后，浇注到预热的金属模具中，制得铝钇合金锭；2)均匀化处理：将铝钇合金锭置于均匀化处理设备中，在560～580℃(优选570℃)条件下保温6～8小时(优选7小时)，进行均匀化处理，制得均匀化处理的铝钇合金锭；3)挤压成型：将均匀化处理的铝钇合金锭加热至350～500℃(优选450℃)，挤出所需形状及尺寸的型材，并矫直、切断、风冷；4)热处理：首先将型材在530～560℃(优选540℃)条件下保温3～6小时(优选4小时)，进行固溶处理，然后在室温水中淬火3～5分钟，控制淬火转移时间不超过10秒，最后在160～200℃(优选180℃)条件下保温6～10小时(优选8小时)，进行时效处理，即可得到掺杂稀土元素钇的6061铝合金。在上述制备方法中，所述熔炼设备为熔炼炉。在上述制备方法中，所述铝钇中间合金为Al-10Y合金在上述制备方法中，所述压入采用钟罩来完成。在上述制备方法中，所述搅拌采用石墨棒来完成。在上述制备方法中，所述除渣除气剂为DSG除渣除气剂。在上述制备方法中，所述金属模具的预热温度为200℃。在上述制备方法中，所述均匀化处理设备为电阻炉。在上述制备方法中，所述挤出采用挤出机来完成。在上述制备方法中，所述型材为棒材、管材或板材。一种通过上述制备方法制得的掺杂稀土元素钇的6061铝合金。上述掺杂稀土元素钇的6061铝合金包含以重量百分比计的下列组分：0.1％～0.4％Y，0.8％～1.2％Mg，0.4％～0.7％Si，0.2％～0.4％Cu，0.25％Zn，0.12％Fe，0.05％Cr，0.01％Mn，0.01％Ti，余量为Al。与现有技术相比，采用上述技术方案的本专利技术具有下列有益效果：通过添加稀土元素钇，合金的微观组织形态及大小得到明显改善，具有细晶强化作用。同时，通过合理的挤压和热处理工艺提高了合金的强度和塑性，满足了该合金在纺织工业领域中的应用。附图说明图1是掺杂0.4％稀土Y前后的6061铝合金的微观组织照片，其中(a)代表掺杂前，(b)代表掺杂后。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。除非另有说明，下列实施例中所使用的仪器、材料、试剂等均可通过常规商业手段获得。实施例1：制备未掺杂Y的6061铝合金棒材。将6061铝合金铸锭置于电阻炉中，在570℃条件下保温7小时，进行均匀化处理，制得均匀化处理的铝合金锭。将上述均匀化处理的铝合金锭加热至450℃，采用挤出机挤出所需尺寸的棒材，并快速矫直、切断、风冷。首先将上述棒材在540℃条件下保温4小时，进行固溶处理，然后在室温水中淬火3分钟，控制淬火转移时间不超过10秒，最后在180℃条件下保温8小时，进行时效处理，即可得到未掺杂Y的6061铝合金棒材。实施例2：制备掺杂0.4％Y的6061铝合金棒材。将6061铝合金置于熔炼炉中，缓慢加热到760℃并保持温度恒定。待完全熔化后，向铝熔液中添加Al-10Y合金，直至钇的重量占总重量的0.4％。采用钟罩将中间合金压入铝熔液中，并采用石墨棒不停地搅拌，使钇分布均匀。待中间合金全部熔化后，将熔体温度降至730℃并保持温度恒定，加入DSG除渣除气剂，进行除渣除气处理。待除渣除气完毕后，将熔体温度降至700℃并保持温度恒定，静置5min后，浇注到预热至200℃的金属模具中，制得铝钇合金锭。将上述铝钇合金锭置于电阻炉中，在560℃条件下保温8小时，进行均匀化处理，制得均匀化处理的铝钇合金锭。将上述均匀化处理的铝钇合金锭加热至450℃，采用挤出机挤出所需尺寸的棒材，并快速矫直、切断、风冷。首先将上述棒材在540℃条件下保温4小时，进行固溶处理，然后在室温水中淬火3分钟，控制淬火转移时间不超过10秒，最后在180℃条件下保温8小时，进行时效处理，即可得到掺杂0.4％Y的6061铝合金棒材。经检测，该合金棒材的伸长率可达15％，并且抗拉强度达到355MPa以上，显著优于采用传统的T6热处理工艺制得的6061铝合金棒材所具有的260MPa的抗拉强度。实施例3：制备掺杂0.4％Y的6061铝合金板材。将6061铝合金置于熔炼炉中，缓慢加热到780℃并保持温度恒定。待完全熔化后，向铝熔液中添加Al-10Y合金，直至钇的重量占总重量的0.4％。采用钟罩将中间合金压入铝熔液中，并采用石墨棒不停地搅拌，使钇分布均匀。待中间合金全部熔化后，将熔体温度降至740℃并保持温度恒定，加入DSG除渣除气剂，进行除渣除气处理。待除渣除气完毕后，将熔体温度降至720℃并保持温度恒定，静置10分钟后，浇注到预热至200℃的金属模具中，制得铝钇合金锭。将上述铝钇合金锭置于电阻炉中，在580℃条件下保温6小时，进行均匀化处理，制得均匀化处理的铝钇合金锭。将上述均匀化处理的铝钇合金锭加热至350℃，采用挤出机挤出所需尺寸的板材，并快速矫直、切断、风冷。首先将上述板材在560℃条件下保温3小时，进行固溶处理，然后在室温水中淬火5分钟，控制淬火转移时间不超过10秒，最后在160℃条件下保温10小时，进行时效处理，即可得到掺杂0.4％Y的6061铝合金板材。经检测，该合金板材的抗拉强度达到355MPa以上，显著优于采用传统的T6热处理工艺制得的6061铝合金板材所具有的290MPa的抗拉强度。实施例4：制备掺杂0.1％Y的6061铝合金板材。将6061铝合金置于熔炼炉中，缓慢加热到780℃并保持温度恒定。待完全熔化后，向铝熔液中添加Al-10Y合金，直至钇的重量占总重量的0.1％。采用钟罩将中间合金压入铝熔液中，并采用石墨棒不停地搅拌，使钇分布均匀。待中间合金全部熔化后，将熔体温度降至740℃并保持温度恒定，加入DSG除渣除气剂，进行除渣除气处理。待除渣除气完毕后，将熔体温度降至720℃并保持温度恒定，静置10分钟后，浇注到预热至200℃的金属模具中，制得铝钇合金锭。将上述铝钇合金锭置于电阻炉中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金的制备方法：其包括下列步骤：1)制备铝钇合金锭：将6061铝合金置于熔炼设备中，加热到760～780℃并保持温度恒定；待完全熔化后，向铝熔液中添加铝钇中间合金，直至钇的重量占总重量的0.1％～0.4％；将铝钇中间合金压入铝熔液中并搅拌，使钇分布均匀；待铝钇中间合金全部熔化后，将熔体温度降至730℃～740℃并保持温度恒定，加入除渣除气剂，进行除渣除气处理；待除渣除气完毕后，将熔体温度降至700℃～720℃并保持温度恒定，静置5～10分钟后，浇注到预热的金属模具中，制得铝钇合金锭；2)均匀化处理：将铝钇合金锭置于均匀化处理设备中，在560～580℃条件下保温6～8小时，进行均匀化处理，制得均匀化处理的铝钇合金锭；3)挤压成型：将均匀化处理的铝钇合金锭加热至350～500℃，挤出所需形状及尺寸的型材，并矫直、切断、风冷；4)热处理：首先将型材在530～560℃条件下保温3～6小时，进行固溶处理，然后在室温水中淬火3～5分钟，控制淬火转移时间不超过10秒，最后在160～200℃条件下保温6～10小时，进行时效处理，即可得到掺杂稀土元素钇的6061铝合金。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂稀土元素钇的6061铝合金的制备方法：其包括下列步骤：1)制备铝钇合金锭：将6061铝合金置于熔炼设备中，加热到760～780℃并保持温度恒定；待完全熔化后，向铝熔液中添加铝钇中间合金，直至钇的重量占总重量的0.1％～0.4％；将铝钇中间合金压入铝熔液中并搅拌，使钇分布均匀；待铝钇中间合金全部熔化后，将熔体温度降至730℃～740℃并保持温度恒定，加入除渣除气剂，进行除渣除气处理；待除渣除气完毕后，将熔体温度降至700℃～720℃并保持温度恒定，静置5～10分钟后，浇注到预热的金属模具中，制得铝钇合金锭；2)均匀化处理：将铝钇合金锭置于均匀化处理设备中，在560～580℃条件下保温6～8小时，进行均匀化处理，制得均匀化处理的铝钇合金锭；3)挤压成型：将均匀化处理的铝钇合金锭加热至350～500℃，挤出所需形状及尺寸的型材，并矫直、切断、风冷；4)热处理：首先将型材在530～560℃条件下保温3～6小时，进行固溶处理，然后在室温水中淬火3...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢雅琳，李兴成，王健，周东帅，杨林，杨梅，谢利，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32