一种超硬铝合金材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种超硬铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)加入80％‑99％的铝锭，升温至830℃‑850℃；(2)加入锰添加剂、铬添加剂和铜，然后加入剩余的铝锭；(3)加入锌熔化，温度控制在750℃－770℃之间；(4)进行精炼后加入镁；(5)控制温度在740℃‑760℃之间加入铝钛硼细化剂；(6)加入稀土中间合金；(7)温度740℃‑760℃开始浇铸得到铸锭，所述浇铸的温度控制在710℃－760℃；所述浇铸过程保持在过滤箱除气。本发明专利技术提供的超硬铝合金材料的制备方法，铝合金材料具有较好的耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超硬铝合金材料的制备方法
本专利技术属于铝合金
，具体涉及一种超硬铝合金材料的制备方法。
技术介绍
7系超硬铝合金经过热处理(尤其是T6热处理)强化后，强度高、硬度高、韧性好。通过挤压成型，其室温强度可达到600MPa。被广泛应用于航空航天、汽车等需要高强度的领域。但超硬铝合金的缺点是抗应力腐蚀性能和断裂韧性较低，耐热性不好。如果不进行热处理的话，其力学性能都比较低，而且工作过程硬度衰减较快，同时，通常工作温度都必须在120℃以下。随着以铝代钢、实现轻量化的发展趋势，对用铝合金代替钢铁应用于模具(尤其是鞋模)上的需求日益迫切，而且提出了具体的铝合金模具的使用要求。如在鞋模模具应用方面，一是考虑到热处理环节的成本因素，提出了对铝合金模具不进行热处理的需求；二是由于鞋模模具采用了300℃以上的喷铁氟龙工艺后，相当于进行了退火处理导致影响到原有硬度的降低；三是鞋模模具的工作温度通常在180-190℃，远超出了传统超硬铝合金的工作温度范围；四是要求鞋模模具的铸态第7天硬度达到120HBW以上，并且在180-190℃的高温与常温交变条件下连续使用后硬度的衰减速度要慢，三个月后仍不能低于80HBW。然而目前的超硬铝合金难以达到上述要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种可实现在较高温度下工作的超硬铝合金材料的制备方法。本专利技术提供一种超硬铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)加入80％-99％的铝锭，升温至830℃-850℃；(2)加入锰添加剂、铬添加剂和铜，然后加入剩余的铝锭；(3)加入锌熔化，温度控制在750℃－770℃之间；(4)进行精炼后加入镁；(5)控制温度在740℃-760℃之间加入铝钛硼细化剂；(6)加入稀土中间合金；(7)温度740℃-760℃开始浇铸得到铸锭，所述浇铸的温度控制在710℃－760℃；所述浇铸过程保持在过滤箱除气。所述铸锭按重量百分比计，包括硅≤0.15％、铁≤0.15％、铜：0.25％－0.35％、锰：0.60％－0.73％、镁：1.20％－1.50％、锌：7.2％－7.6％、钛：0.01％－0.028％、铬：0.25％－0.40％、稀土：0.03％—0.05％，所述锌含量和镁含量的比值为5.0—5.7，所述锌、镁、铜含量的重量百分比总和为8.8％—9.3％。优选地，所述铸锭按重量百分比计，由如下组分组成：硅≤0.15％、铁≤0.15％、铜：0.25％－0.35％、锰：0.60％－0.73％、镁：1.20％－1.50％、锌：7.2％－7.6％、钛：0.01％－0.028％、铬：0.25％－0.40％、稀土：0.03％—0.05％、铅：≤0.1、镉≤0.01，余量为铝，所述锌含量和镁含量的比值为5.0—5.7，所述锌、镁、铜含量的重量百分比总和为8.8％—9.3％。优选地，所述精炼采用无钠精炼剂，所述无钠精炼剂的加入量为铝液重量的0.05％-0.3％。优选地，所述步骤(2)中，加入锰添加剂、铬添加剂和铜后，净置5-15分钟，然后加入剩余的铝锭。优选地，所述步骤(4)中，加入镁后，除气10-30分钟。优选地，所述步骤(7)中，所述过滤箱除气为通过15－25μm孔径的透气砖进行。优选地，所述步骤(4)中，进行除气和精炼后，加入镁；所述除气和精炼时，合金液沸腾高度小于15cm，气压在0.15－0.25Mpa。优选地，所述步骤(5)中，铝钛硼细化剂加入前先进行烘烤，加入时分别在炉膛四个角位及中心位置投放。优选地，所述稀土为镧和/或铈。优选地，所述步骤(6)中，加入稀土后，静置5-15分钟；所述步骤(2)中，锰添加剂和铬添加剂加入后，净置5-15分钟，然后强化搅拌。本专利技术提供的超硬铝合金材料的制备方法，铝合金材料具有较好的耐高温性能。附图说明通过附图中所示的本专利技术优选实施例更具体说明，本专利技术上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。图1为本专利技术实施例提供的超硬铝合金用于制备鞋模模具的工艺示意图；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。本专利技术提供一种超硬铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：(1)向炉膛中加入80％-99％的铝锭，开火熔化，升温至830℃-850℃；(2)搅拌，按比例加入锰添加剂、铬添加剂和铜，静置，搅拌，完全反应后，加入剩余的铝锭，搅拌3-8分钟；(3)熔化后，加入锌熔化，搅拌3-8分钟，温度控制在750℃－770℃之间；(4)精炼完毕后，搅拌，扒渣，然后加入镁；净置3-10分钟，机械搅拌3-8分钟，取样检验成分，控制成分满足：硅≤0.15％、铁≤0.15％、铜：0.25％－0.35％、锰：0.60％－0.73％、镁：1.20％－1.50％、锌：7.2％－7.6％、铬：0.25％－0.40％、铅：≤0.1、镉≤0.01，余量为铝，锌含量和镁含量的比值为5.0—5.7，锌、镁、铜含量的重量百分比总和为8.8％—9.3％。(5)控制温度在740℃-760℃之间加入铝钛硼细化剂；(6)加入稀土中间合金，机械搅拌3-8分钟，净置5-10分钟；(7)温度740℃-760℃开始浇铸铸锭，浇铸过程中，温度控制在710℃－760℃，浇铸铝锭过程保持在过滤箱除气。本实施例提供的超硬铝合金材料铸锭，按重量百分比计，包括硅≤0.15％、铁≤0.15％、铜：0.25％－0.35％、锰：0.60％－0.73％、镁：1.20％－1.50％、锌：7.2％－7.6％、钛：0.01％－0.028％、铬：0.25％－0.40％、稀土元素：0.03％—0.05％，锌含量和镁含量的比值为5.0—5.7，锌、镁、铜含量的重量百分比总和为8.8％—9.3％。本实施例提供的超硬铝合金属于Al－Zn－Mg－Cu系，Zn和Mg形成主要的强化相MgZn2，可对铝合金产生明显的强化作用。在此基础上添加了Cu，其强化效果可进一步提高。添加的锰、铬等过渡族元素在合金中生成的化合物，既可进一步提高合金的强度，又能改善塑性和抗应力腐蚀性能。尤其是Cr的加入，可改善超硬铝合金的韧性和降低应力腐蚀开裂的敏感性。钛、硼能细化合金在铸态时的晶粒，提高和稳定合金的性能。稀土可以显著改善铝合金的金相组织，细化晶粒，去除铝合金中的气体和有害杂质，减少裂纹源，提高合金的强度，改善加工性能，并提高合金的耐腐蚀性能。铁会降低合金的耐蚀性和力学性能，尤其对锰含量较高的合金更为明显。铁和硅都是有害杂质，不仅会降低强度和耐蚀性，而且会显著地降低断裂韧性，所以，铁含量应尽可能低。硅会降低合金的强度，增加裂纹倾向。本实施例提供的超硬铝合金，合金铸态第7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超硬铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)加入80％-99％的铝锭，升温至830℃-850℃；/n(2)加入锰添加剂、铬添加剂和铜，然后加入剩余的铝锭；/n(3)加入锌熔化，温度控制在750℃－770℃之间；/n(4)进行精炼后加入镁；/n(5)控制温度在740℃-760℃之间加入铝钛硼细化剂；/n(6)加入稀土中间合金；/n(7)温度740℃-760℃开始浇铸得到铸锭，所述浇铸的温度控制在710℃－760℃；所述浇铸过程保持在过滤箱除气。/n所述铸锭按重量百分比计，包括硅≤0.15％、铁≤0.15％、铜：0.25％－0.35％、锰：0.60％－0.73％、镁：1.20％－1.50％、锌：7.2％－7.6％、钛：0.01％－0.028％、铬：0.25％－0.40％、稀土：0.03％—0.05％，所述锌含量和镁含量的比值为5.0—5.7，所述锌、镁、铜含量的重量百分比总和为8.8％—9.3％。/n

【技术特征摘要】
1.一种超硬铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)加入80％-99％的铝锭，升温至830℃-850℃；
(2)加入锰添加剂、铬添加剂和铜，然后加入剩余的铝锭；
(3)加入锌熔化，温度控制在750℃－770℃之间；
(4)进行精炼后加入镁；
(5)控制温度在740℃-760℃之间加入铝钛硼细化剂；
(6)加入稀土中间合金；
(7)温度740℃-760℃开始浇铸得到铸锭，所述浇铸的温度控制在710℃－760℃；所述浇铸过程保持在过滤箱除气。
所述铸锭按重量百分比计，包括硅≤0.15％、铁≤0.15％、铜：0.25％－0.35％、锰：0.60％－0.73％、镁：1.20％－1.50％、锌：7.2％－7.6％、钛：0.01％－0.028％、铬：0.25％－0.40％、稀土：0.03％—0.05％，所述锌含量和镁含量的比值为5.0—5.7，所述锌、镁、铜含量的重量百分比总和为8.8％—9.3％。


2.如权利要求1所述的超硬铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铸锭按重量百分比计，由如下组分组成：硅≤0.15％、铁≤0.15％、铜：0.25％－0.35％、锰：0.60％－0.73％、镁：1.20％－1.50％、锌：7.2％－7.6％、钛：0.01％－0.028％、铬：0.25％－0.40％、稀土：0.03％—0.05％、铅：≤0.1、镉≤0.01，余量为铝，所述锌含量和镁含量的比值为5.0—5.7，所述锌、镁、铜含量的重量百分比总和为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新豪，陈苏坚，李升，李旭涛，王永科，
申请(专利权)人：广州致远新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44