一种铝基轻质中熵合金的制备及轧制工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种铝基轻质中熵合金的制备和轧制工艺方法，属于金属材料领域。所涉及到的中熵合金的原子表达式为AlxLiyMgzZnuCuv，下标表示各对应合金元素的摩尔百分比,其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4。所述轻质中熵合金是通过空气中感应熔炼、精炼、扒渣、晶粒细化、热轧、冷轧等步骤制成的。本发明专利技术的涉及的轧制工艺方法可以克服轻质中熵合金铸态拉伸强度和塑性低的缺点，显著提高合金拉伸强度。目前，铝合金在航空航天、汽车电子等高端制造业的广泛应用，使得人们对其成本、强度和塑性提出了更高的要求。本发明专利技术所涉及的制备及轧制工艺方法制备出铝基轻质中熵合金具高强、高韧的特点，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种铝基轻质中熵合金的制备及轧制工艺方法
本专利技术属于金属材料制备
，具体涉及一种高强度铝基轻质中熵合金轧制工艺方法。
技术介绍
高性能轻质合金板材是航天航空、交通运输、建筑等领域迫切需要的，目前通用的轻质合金方面如铝合金、镁合金、钛合金等材料，由于性能或质量或资源或经济学因素还不能适应工业需要。因此，研究开发新型高性能轻质合金材料在国防工业及某些民用工业领域具有紧迫性。高熵合金是近年来伴随大块非晶合金和新型高温合金研究而发展的新金属材料，由于具有高的混合熵，在合金中很难区别溶质和溶剂，并且已经发现这类合金具有许多优异的性能，如高强度，高韧性，耐腐蚀，耐磨损，高的抗高温软化能力等。基于提高体系熵值的设计理念，专利技术人设计了一种高强度铝基轻质中熵合金，并已申请专利技术专利(专利号：201811216996.4)。采用真空感应熔炼制备，其压缩强度高达1GPa，但是拉伸性能较差。基于前一专利技术的基础，本专利技术设计了一种开放式的制备方法，可大大降低成本，同时，设计了一套适合合金板材加工的轧制工艺方法，用以改善前一专利技术存在的一些问题。
技术实现思路
针对上述现状，本专利技术要解决的技术问题是提供一种高强度铝基轻质中熵合金制备和轧制工艺方法，以解决现有的中熵合金拉压性能与拉伸性能不对称的问题。为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高铝基轻质中熵合金的制备及轧制工艺方法，所述的铝基轻质中熵合金的分子式为AlxLiyMgzZnuCuv，下标表示各对应合金元素的原子摩尔百分比，各成分配比误差在±0.2％范围内，其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4。具体制备及轧制方法主要包括以下步骤：步骤1：熔炼：铝锭用盐酸酸洗并干燥，其他原料也保持干燥。控制熔炼炉温度，在不同温度下依次将铝、铝铜合金、锌和镁锂合金投入到熔化炉中，控制温度进行感应熔炼，制得混合熔融金属液。步骤2：精炼、扒渣、晶粒细化：将步骤1制得的熔金属液降温至720℃，加入块状氯化物精炼剂，用石墨钟罩将其压入熔体中。再加入除渣剂CLPbD，用钢勺进行扒渣处理。最后加入晶粒细化剂Al-Ti-B，待熔化后测温，在熔体温度达到720℃时，进行扒渣处理。步骤3：热轧：将步骤2制备的块体合金切成20mm厚度，在控制的温度下先保温，再进行多道次热轧处理，接着空冷至室温，制得高强度铝基轻质中熵合金中间样品，厚度为4mm；步骤4：冷轧：将步骤3制得的合金中间样品进行多道次冷轧，制得高强度铝基轻质中熵合金，最终制得合金板材样品其最终厚度为1.5mm。进一步地，步骤1中涉及的高强度铝基轻质中熵合金铸锭制备方式为开放式环境条下传统感应熔炼方法制备，无保护气氛围及真空环境要求。进一步地，步骤3中所述的热轧工艺方法涉及的控制保温温度和热轧温度为380～420℃。进一步地，步骤3中所述多道次热轧，单次轧制压下量为2mm，每道次后回炉退火，其工艺条件为，温度380～420℃、时间5-20min。进一步地，步骤4中所述多道次冷轧，单次轧下量0.5mm。本专利技术所述的轻质中熵合金是通过空气中感应熔炼、精炼、扒渣、晶粒细化、热轧、冷轧等步骤制成的。本专利技术的涉及的轧制工艺方法可以克服轻质中熵合金铸态拉伸强度和塑性低的缺点，显著提高合金拉伸强度。本专利技术制备过程能耗低，成本低，操作简单，使轻质块体中熵合金的制备成为可能。目前，铝合金在航空航天、汽车电子等高端制造业的广泛应用，使得人们对其成本、强度和塑性提出了更高的要求。本专利技术所涉及的制备及轧制工艺方法制备出铝基轻质中熵合金具高强、高韧的特点，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施高强度铝基轻质中熵合金的铸态室温拉伸性能。图2为本专利技术实施高强度铝基轻质中熵合金的轧制态拉伸性能。图3为本专利技术实施高强度铝基轻质中熵合金的轧制态拉伸组织SEM照片。具体实施方式实施例一：高强度铝基轻质中熵合金的分子式为AlxLiyMgzZnuCuv，下标表示各对应合金元素的原子摩尔百分比，各成分配比误差在±0.2％范围内，其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4。所述的高强度铝基轻质中熵合金的轧制工艺，主要包括以下步骤：步骤1：熔炼：铝锭用盐酸酸洗并干燥，其他原料也保持干燥。控制熔炼炉温度，在不同温度下依次将铝、铝铜合金、锌和镁锂合金投入到熔化炉中，控制温度进行感应熔炼，制得混合熔融金属液。步骤2：精炼、扒渣、晶粒细化：将步骤1制得的熔金属液降温至720℃，加入块状氯化物精炼剂，用石墨钟罩将其压入熔体中。再加入除渣剂CLPbD，用钢勺进行扒渣处理。最后加入晶粒细化剂Al-Ti-B，待熔化后测温，在熔体温度达到720℃时，进行扒渣处理。步骤3：热轧：将步骤2制备的块体合金切成20mm厚度，在控制的温度下先保温，再进行多道次热轧处理，接着空冷至室温，制得高强度铝基轻质中熵合金中间样品，厚度为4mm；步骤4：冷轧：将步骤3制得的合金中间样品进行多道次冷轧，制得高强度铝基轻质中熵合金，最终制得合金板材样品其最终厚度为1.5mm。本实例提供了一种高强度铝基轻质中熵合金板材，其抗拉强度达到600MPa。实施例二：与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是冷轧道次为4，最终成品为2mm。本实例获得的铝基轻质中熵合金，其抗压强度达到500MPa。实施例三：与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是冷轧道次为6，最终成品为1mm。本实例获得的铝基轻质中熵合金具有较多裂纹，强度和塑性都较差。综上所述，本专利技术方法简单易行。上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并加以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围，凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都涵盖在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝基轻质中熵合金的制备及轧制工艺方法，其特征在于，所述的高强度铝基轻质中熵合金的分子式为AlxLiyMgzZnuCuv，下标表示各对应合金元素的原子摩尔百分比，各成分配比误差在±0.2％范围内，其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4；具体制备和轧制步骤如下：步骤1：熔炼：铝锭用盐酸酸洗并干燥，其他原料也保持干燥；控制熔炼炉温度，在不同温度下依次将铝、铝铜合金、锌和镁锂合金投入到熔化炉中，控制温度进行感应熔炼，制得混合熔融金属液；步骤2：精炼、扒渣、晶粒细化：将步骤1制得的熔金属液降温至720℃，加入块状氯化物精炼剂，用石墨钟罩将其压入熔体中，再加入除渣剂CLPbD，用钢勺进行扒渣处理，最后加入晶粒细化剂Al‑Ti‑B，待熔化后测温，在熔体温度达到720℃时，进行扒渣处理；步骤3：热轧：将步骤2制备的块体合金切成20mm厚度，在控制的温度下先保温，再进行多道次热轧处理，接着空冷至室温，制得高强度铝基轻质中熵合金中间样品，厚度为4mm；步骤4：冷轧：将步骤3制得的合金中间样品进行多道次冷轧，制得高强度铝基轻质中熵合金，最终制得合金板材最终厚度为1.5mm。...

【技术特征摘要】
1.一种铝基轻质中熵合金的制备及轧制工艺方法，其特征在于，所述的高强度铝基轻质中熵合金的分子式为AlxLiyMgzZnuCuv，下标表示各对应合金元素的原子摩尔百分比，各成分配比误差在±0.2％范围内，其中x+y+z+u+v＝100，x＝72～85，y＝1～4，z＝1～4，u＝12～16，v＝1～4；具体制备和轧制步骤如下：步骤1：熔炼：铝锭用盐酸酸洗并干燥，其他原料也保持干燥；控制熔炼炉温度，在不同温度下依次将铝、铝铜合金、锌和镁锂合金投入到熔化炉中，控制温度进行感应熔炼，制得混合熔融金属液；步骤2：精炼、扒渣、晶粒细化：将步骤1制得的熔金属液降温至720℃，加入块状氯化物精炼剂，用石墨钟罩将其压入熔体中，再加入除渣剂CLPbD，用钢勺进行扒渣处理，最后加入晶粒细化剂Al-Ti-B，待熔化后测温，在熔体温度达到720℃时，进行扒渣处理；步骤3：热轧：将步骤2制备的块体合金切成20mm厚度，在控制的温度下先保温，再进行多道次...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，李蕊轩，李亚耸，张冰冰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11