一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含Zr、Er、Ti的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：所述闭孔泡沫铝合金，其组分按重量百分比计分别为：Zr：0.3～0.6％，Er：0.5～0.8％，Ti：0.1～0.6％，杂质小于或等于0.1％，余量为铝。本发明专利技术的闭孔泡沫铝合金强度高，易于生产，相比于传统闭孔泡沫铝，在相同孔隙率下其压缩强度有明显提升。

【技术实现步骤摘要】
一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金及其制备方法
本专利技术属于金属材料领域，涉及一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金及其制备方法。
技术介绍
闭孔泡沫铝是一种由金属骨架和空气组成的轻质多孔复合材料，兼具多种功能性能，如密度轻于水、能量吸收、隔声、隔热、电子屏蔽等，目前已用于高速公路两侧隔音屏、高射炮缓冲基座等。但是，由于大量孔洞的存在，传统闭孔泡沫铝的强度一般较低，通常低于10MPa，不能满足某些次承力结构的需求。为进一步扩大闭孔泡沫铝的应用，在保证其孔隙率的前提下，提升泡沫铝的强度势在必行。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提供了一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金及其制备方法。本申请具体技术方案如下：一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：所述闭孔泡沫铝合金包括以下质量百分比的组分：Zr：0.3～0.6％，Er：0.5～0.8％，Ti：0.1～0.6％，杂质小于或等于0.1％，余量为铝。进一步：Zr的质量百分比为：0.3～0.4％。Er的质量百分比为：0.5～0.65％。Ti的质量百分比为：0.1～0.3％。Zr：(Er+Ti)的质量分数比例不高于0.48。一种前述含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备过程包括以下步骤：第一步，按质量百分比将铝、Ti、Er、Zr组分在熔炉中加热、熔化，并过热至830～850℃，待合金全部熔化后，搅拌10-15min；第二步，将铝合金熔体降温至700～720℃，加入设定量的精炼剂，搅拌10～15min，静置10～15min；第三步，将铝合金熔体转入发泡炉，将铝合金熔体温度控制在680～700℃，加入设定量的增粘剂搅拌90～120s，然后加入设定量的发泡剂，搅拌30～90s，然后水冷得到泡沫铝合金坯料；第四步，将泡沫铝合金坯料进行机械加工，并进行固溶、时效处理后得到含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金。在第一步中，所述铝组分是以纯铝的形式添加在熔炉中；所述Ti、Er、Zr则以中间合金的形式添加，所述中间合金分别为AlT4i、AlEr2、AlZr4，所述中间合金中的元素含量要求满足GB/T27677-2011要求。进一步：在第三步中，将铝熔体转入发泡炉前，对铝合金熔体进行精炼处理。在第二步中，所述设定量的精炼剂设定量为0.3～0.5％在第三步中，所述设定量的增粘剂设定量为0.2～0.5％，发泡剂是设定量为0.4～0.8％本申请具有以下有益的技术效果：1.本申请在泡沫铝中引入微量Zr、Ti、Er元素，起到了晶粒细化和可热处理增强的目的；2.本申请在铝熔体发泡前，对铝熔体进行了精炼处理，有效降低了原材料中引入的非金属夹杂，提高了泡沫铝的压缩屈服强度。3.本申请可达到以下技术指标：经固溶、时效处理后，孔隙率为60～80％的泡沫铝合金压缩屈服强度达到41～18MPa，与传统泡沫铝相比，强度提升近一倍。附图说明图1为不同孔隙率下本申请含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金与现有技术中闭孔泡沫铝的压缩屈服强度对比图；图2为本专利技术含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金的高倍显微组织；图3为闭孔泡沫铝中的D023型Al3(Zr，Er，Ti)初生相。具体实施方式下面结合具体实施例以及说明书附图对本申请的技术方案做进一步详细介绍。在下列实施例中，根据国标GB/T6987-2001对铝合金成分进行测定，根据GB/T7314-2005对合金的压缩强度进行测定。实施例1本实施例公开的一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其各组分质量百分比如下：Zr：0.25％，Er：0.53％，Ti：0.12％，杂质等于0.08％，余量为铝。施例1所述的含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金的制备方法如下：步骤1：按质量配比，在熔炉中加入铝、Ti、Er、Zr等组分，其中铝是以纯铝的形式，Ti、Er、Zr分别以AlTi4、AlEr2、AlZr4中间合金的形式，将各合金组分过热至830℃，待各组分全部熔化后，搅拌10min；步骤2：然后，将铝合金熔体降温至710℃，加入0.4％的精炼剂，搅拌12min，静置10min；步骤3：将铝合金熔体转入发泡炉，控制铝熔体温度为690℃，并加入熔体总量0.3％的增粘剂，搅拌100s，然后加入0.5％的发泡剂，搅拌60s，然后水冷冷却得到孔隙率为78％泡沫铝合金坯料；步骤4：将泡沫铝合金坯料取出，进行机械加工，然后进行热处理(550℃固溶10h，250℃时效5h)，获得轻质高强闭孔泡沫铝合金。经热处理后，孔隙率为78％的闭孔泡沫铝合金压缩屈服强度为19MPa。实施例2本实施例2所公开的的一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其各组分质量百分比如下：Zr：0.38％，Er：0.63％，Ti：0.22％，杂质等于0.93％，余量为铝。实施例2所述的含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其制备方法如下：步骤1：按质量配比，在熔炉中加入铝、Ti、Er、Zr等组分，其中铝是以纯铝的形式，Ti、Er、Zr分别以AlTi4、AlEr2、AlZr4中间合金的形式，将合金组分过热至840℃，待合金组分全部熔化成铝合金熔体后，搅拌15min；步骤2：然后，将铝合金熔体降温至720℃，加入0.45％精炼剂，搅拌15min，静置15min；步骤3：将铝合金熔体转入发泡炉，控制铝合金熔体温度为700℃，并加入熔体总量0.4％的增粘剂，搅拌100s，然后加入0.4％的发泡剂，搅拌70s，然后水冷冷却得到孔隙率为70％泡沫铝合金坯料；步骤4：将泡沫铝合金坯料取出，进行机械加工，然后进行热处理(550℃固溶10h，250℃时效5h)，获得轻质高强闭孔泡沫铝合金。经热处理后，孔隙率为70％的闭孔泡沫铝合金压缩屈服强度为28MPa。结合实施案例1和附图1可知，孔隙率低的闭孔泡沫铝合金试样的强度高，本申请中的Er、Zr元素的添加明显提高了泡沫铝的压缩屈服强度。附图2为本申请中闭孔泡沫铝经热处理后的胞壁高倍微观组织照片，可以看到热处理后基体中弥散分布着大量、细小的Al3(Er，Zr，Ti)纳米析出相，这些析出相与基体共格(较Al3(Zr，Ti)相具有更小的晶格错配度)，可有效钉扎晶界，阻碍位错移动，有效提升闭孔泡沫铝的整体力学性能。需要说明的是，本申请中将Zr：(Er+Ti)的质量分数比例限制在0.48以下，主要是因为当Zr：(Er+Ti)过高时，合金凝固时会生产D023型粗大的Al3(Zr，Er，Ti)相，该相在后续热处理过程中难以回溶，严重消耗强化元素Zr、Er以及Ti的有效含量，影响微量元素的时效强度作用。实验结果表明，闭孔泡沫铝合金中Zr含量为0.38％，Er含量为0.53％，Ti含量为0.15％时，基体中形成了粗大的、不规则Al3(Zr，Er，Ti)相(见附图3中亮白相)，经热处理后，孔隙率为70％的闭孔泡沫铝压缩屈服强度仅为18MPa，强化效果大大减弱。以上对本专利技术创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本专利技术创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本专利技术的实施范围。凡依本专利技术创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：所述闭孔泡沫铝合金包括以下质量百分比的组分：Zr：0.3～0.6％，Er：0.5～0.8％，Ti：0.1～0.6％，杂质小于或等于0.1％，余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：所述闭孔泡沫铝合金包括以下质量百分比的组分：Zr：0.3～0.6％，Er：0.5～0.8％，Ti：0.1～0.6％，杂质小于或等于0.1％，余量为铝。2.根据权利要求1所述的含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：Zr的质量百分比为：0.3～0.4％。3.根据权利要求1或2所述的含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：Er的质量百分比为：0.5～0.65％。4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：Ti的质量百分比为：0.1～0.3％。5.根据权利要求1-4所述的含Zr、Er的闭孔泡沫铝合金，其特征在于：Zr：(Er+Ti)的质量分数比例不高于0.48。6.一种如权利要求1-5任一权利要求所述的闭孔泡沫铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备过程包括以下步骤：第一步，按质量百分比将铝、Ti、Er、Zr组分在熔炉中加热、熔化，并过热至830～850℃，待合金全部熔化后，搅拌10-15min；第二步，将铝合金熔体降温至700～720℃，加入设定量的精炼剂，搅拌10～15min，静...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广顺，
申请(专利权)人：北京世联信诺科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11