一种变形铝-锰系合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种变形铝－锰系合金，化学成分为：Ｓｉ≤０．６％，Ｆｅ≤０．７％，Ｃｕ≤０．３０％，Ｍｎ为０．３０－１．６％，Ｍｇ≤１．３％，Ｔｉ为０．００５－０．１５％，稀土≤０．４０％，Ｂ≤０．０３％，杂质≤０．７％，余量为铝。同时提供了一种制备该合金的方法，即在细晶铝锭熔体中添加Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｇ，稀土，Ｂ等元素，熔炼成铝－锰系合金锭，经压力加工后得变形铝－锰系合金。利用该方法制造的变形铝－锰系合金，铸态晶粒细小均匀，性能优异，生产成本低廉，可广泛应用于热交换材料、感光材料、装饰材料、焊接材料、包装和容器等各个方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝合金制造领域，具体涉及一种用细晶铝锭制造的变形铝-锰系合金及其制造方法。
技术介绍
铝-锰系合金属于热处理不可强化的铝合金，其突出的特点是密度低、耐蚀、导电、导热性能好，且具有良好的反射性、非磁性、优良的焊接性能和加工性，广泛应用于热交换材料、感光材料、装饰材料、焊接材料、包装和容器等各个方面。在铝-锰系合金熔炼过程中，通常通过添加Al-Ti、Al-Ti-B中间合金进行晶粒细化。Al-Ti、Al-Ti-B中间合金通常是由铝与含氟酸盐(如氟钛酸钾K2TiF6和氟硼酸钾KBF4)的反应来制备的，对环境污染严重；或由纯铝与纯钛采用对掺法制备，这会消耗大量我国产能不足的纯金属钛。以上方法制造工艺复杂，成本较高。Al-Ti、Al-Ti-B中间合金中的Al3Ti相、TiB2相在铝液的凝固过程中充当异质形核核心，引起晶粒细化。中间合金中Al3Ti相较大且分布不均，TiB2相易聚集，影响对铝-锰系合金的细化效果。细晶铝锭是在电解铝生产设施和生产工艺不变的条件下，通过在电解质中添加一定比例的氧化钛，利用铝-钛共析原理生产的钛的质量分数为0.01-0.20％的晶粒细化的铝锭。在用电解法生产细晶铝锭的过程中，钛以原子的形式存在于阴极铝液中，由于钛含量低，而且铝液受电解电流产生的磁场和阳极气体沸腾的作用处在不停的运动搅拌之中，钛元素分布均匀。因此，细晶铝锭中Al3Ti细小、均匀，对铝合金的晶粒细化能力较强。用细晶铝锭制造的变形铝-锰系合金，可不加或少加中间合金晶粒细化剂，而获得更加优异的细化效果。在铝合金中添加稀土元素可净化、强化和细化铝合金基体。在含钛的铝合金中添加硼元素，可显著细化铝合金的晶粒。因此，以细晶铝锭加钛为基础，加入稀土元素，以一定的Ti/B比加入B元素熔炼变形铝-锰系合金，可综合细晶铝锭，稀土元素，硼元素对合金综合性能影响的优势，获得更好的细化及强化效果。申请号为03117068.4的专利申请提供了一种无油烟不沾锅及其制造方法。该无油烟不沾锅所用材料为一种含Si，Fe，Mn，Ti的铝合金，其中Si为0.2％，Fe为0.5％，Mn为1％，Ti为0.05％。该合金成分与本专利技术铝锰合金相同，但不含RE及B，并且该专利技术未提及合金是否采用细晶铝锭制造。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有变形铝-锰系合金晶粒细化方法存在的问题，提供了一种含有Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Ti、稀土和B元素的变形铝-锰系合金，同时提供一种制备该合金的方法，即通过在细晶铝锭中添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、稀土和B元素，使得本专利技术合金铸态晶粒细小均匀，综合性能提高，生产成本降低。本专利技术的技术方案如下。一种变形铝-锰系合金，其各元素的质量分数为Si ≤0.6％Fe ≤0.7％Cu ≤0.30％Mn 0.30-1.6％Mg ≤1.3％Ti 0.005-0.15％稀土 ≤0.40％B≤0.03％杂质 ≤0.7％余量为铝。其中 Ti的质量分数优选0.02-0.05％，稀土的质量分数优选0.20-0.30％，B的质量分数优选0.001-0.01％。制备上述所述变形铝-锰系合金的方法，其特征在于通过在细晶铝锭中添加Si，Fe，Cu，Mn，Mg，稀土，B元素制成，包括以下步骤a.向细晶铝锭熔体中加入所需质量的纯Al，搅拌均匀，使熔体钛的质量分数为0.005-0.15％，b.按权利要求1给定的质量分数添加Si、Fe、Cu、Mn、Mg、稀土、B，各元素的添加没有严格顺序，c.温度为720-760℃，向熔体至少喷吹一次精炼剂或气体10-30min，喷吹气体为氮气或氩气，d.对熔体成分进行分析，通过向熔体补充钛以及纯铝对产物含钛量进行调节，e.690-735℃浇注，即得铝-锰系合金锭，所得铝-锰系合金锭经压力加工后即得目标产物，上述b、c、d步骤没有严格的先后顺序。其中细晶铝锭熔体为直接出电解槽的含钛熔体或细晶铝锭熔化形成的含钛熔体；对熔体成分进行分析，通过向熔体补充钛以及纯铝对产物含钛量进行调节的具体方法为如果含钛量低于产物含钛量目标值，则添加铝钛中间合金晶粒细化剂、钛添加剂、氟钛酸钾、铝钛硼中间合金晶粒细化剂、钛硼添加剂中的一种或几种进行补充；如果高于产物钛含量目标值，则添加纯铝进行稀释。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1、细晶铝锭制造的变形铝-锰系合金由于其细晶铝锭加钛方式，生产成本低廉； 2、细晶铝锭、稀土、B的联合添加使本专利技术合金铸态组织晶粒细小均匀，析出相细化，强度提高。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述，但不局限于下列实施例。实施例1选取Ti的质量分数为0.10％的细晶铝锭为原料制备变形铝-锰系合金，目标产物中Ti的质量分数为0.05％。按目标产物中Si的质量分数0.2％的比例，将纯硅放置于熔炼炉中，预热到500℃，然后加入直接出电解槽的细晶铝锭熔体，并加入所需质量的纯铝(如Al 99.70A)，使熔体Ti的质量分数为0.05％；采用二次喷吹精炼剂，铝熔体温度降至760℃，第一次喷吹15min，喷吹气体为氮气，所用精炼剂为从溶剂厂购买的变形铝合金用精炼剂；添加铝铁中间合金，使Fe的质量分数为0.50％；添加铝铜中间合金，使Cu的质量分数为0.10％；添加铝锰中间合金，使Mn的质量分数为1.0％；对熔体成分进行分析，Ti的质量分数如果低于0.04％，添加AlTi5中间合金晶粒细化剂进行补充，如果高于0.06％，添加纯铝进行稀释；第二次喷吹精炼剂10min；静置20min，浇铸，浇注温度为715℃，得铝-锰系合金锭。铝-锰系合金锭经610℃均匀化，铣面12mm，开轧温度为500℃热轧，冷轧至0.22mm后，即得目标产物。经检测，产物的化学成分为0.20％Si，0.50％Fe，0.10％Cu，1.0％Mn，0.05％Ti，杂质0.15％，余量为Al。目标产物力学性能σb为190MPa，σ0.2为182MPa，δ为3.0％。实施例2选取Ti的质量分数为0.05％的细晶铝锭为原料制备本专利技术铝合金，目标产物中Ti的质量分数为0.03％。直接出电解槽的细晶铝锭熔体倒入熔炼炉中，并加入所需质量的纯铝(如Al 99.70A)，使熔体Ti的质量分数为0.03％；添加锰添加剂，使Mn的质量分数为1.2％；添加铝铁中间合金，使Fe的质量分数为0.45％；添加铝铜中间合金，使Cu的质量分数为0.05％；添加铝硅中间合金，使Si的质量分数为0.45％，添加铝稀土中间合金(富铈混合稀土)，使稀土的质量分数为0.30％；对熔体成分进行分析，Ti的质量分数如果低于0.025％，添加AlTi5中间合金晶粒细化剂进行补充，如果高于0.035％，添加纯铝进行稀释；760℃喷吹精炼剂20min，喷吹气体为氮气，所用精炼剂为从溶剂厂购买的变形铝合金用精炼剂；静置20min，浇铸，浇注温度为725℃，得铝-锰系合金锭。铝-锰系合金锭经水平式连续铸轧机铸轧至8.0mm厚，冷轧至0.8mm后，经500℃再结晶退火，即得目标产物。经检测，产物的化学成分为0.45％Si，0.45％Fe，0.05％Cu，1.2％Mn，0.03％Ti，0.30％RE，杂质0.23％，余量为Al。产物的力学性能为σb为140MPa，σ0.2为122MP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形铝－锰系合金，其特征在于：各元素的质量分数为Ｓｉ≤０．６％Ｆｅ≤０．７％Ｃｕ≤０．３０％Ｍｎ０．３０－１．６％Ｍｇ≤１．３％Ｔｉ０．００５－０．１５％稀 土≤０．４０％Ｂ≤０．０３％杂质≤０．７％余量为铝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：左秀荣，李广钦，王明星，宋天福，翁永刚，刘忠侠，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]