一种高强度变形铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强度变形铝合金及其制备方法，主要涉及合金技术领域。一种高强度变形铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Mg0.5

【技术实现步骤摘要】
一种高强度变形铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术主要涉及合金
，具体是一种高强度变形铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金作为现阶段工程应用中轻质的金属结构材料，具有低密度、高比强度和比刚度，在航空航天、高速轻轨列车以及3C产品等高端领域内都具有很大的应用优势。稀土铝合金的Al
‑
Mg
‑
Si
‑
RE合金系经历了从Al
‑
Mg
‑
Si
‑
Sc系、Al
‑
Mg
‑
Si
‑
Th系、Al
‑
Mg
‑
Si
‑
Y系过渡到目前的Al
‑
Mg
‑
Si
‑
Gd合金系的发展历程，先后开发了多种以RE为主要添加元素的新型铝合金。就目前铝合金行业的现状来说，对于Y元素在铝合金中的应用日益成熟，而对于Gd，Tb，Dy等元素的研究还不是很成熟。在共晶点温度，Gd在Al中的极限固溶度是4.53at.％，且该数值随温度的降低呈指数级下降，这意味着Al
‑
Mg
‑
Si
‑
Gd合金是典型可以通过热处理进行析出强化的铝合金。但是我们在进行含Gd铝合金的研究中，发现单纯的Gd元素铝合金在强度和塑性方面还存在一定的不足，还无法满足航空航天等领域对新型轻质高强度高延展性材料的应用需要。

技术实现思路

>[0003]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强度变形铝合金及其制备方法，它通过加入重稀土Gd、微合金强化元素Mg和Si、晶粒细化元素Zr，优化熔铸、挤压及热处理工艺，制备高性能变形铝合金材料并实现性能稳定化生产，极大的提高了其强度与延展性能，使之满足制备航空航天、汽车等领域的需求。
[0004]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0005]一种高强度变形铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Mg0.5
‑
1.0％；Si0.3
‑
0.8％；Gd0.5
‑
1.0％；Zr0.3
‑
0.5％；余量为Al和不可避免的杂质。
[0006]一种高强度变形铝合金的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1：按照如权利要求1所述的配比称取工业纯Al、工业纯Mg、Al
‑
Gd中间合金、Al
‑
Si中间合金和Al
‑
Zr中间合金；
[0008]S2：将反应釜加热并依次加入工业纯Al、工业纯Mg、Al
‑
Gd中间合金、Al
‑
Si中间合金和Al
‑
Zr中间合金至完全熔化，并进行精炼处理；
[0009]S3：将S2步骤的熔融状态合金液浇铸成锭；
[0010]S4：将S3步骤得到的铝合金锭进行冷轧制变形；
[0011]S5：将S4步骤得到的铝合金进行时效处理，即得到T6态变形铝合金；
[0012]S6：将S5步骤得到的铝合金进行热轧。
[0013]优选的，所述Al
‑
Gd中间合金采用Al
‑
20Gd中间合金，所述Al
‑
Si中间合金采用Al
‑
20Si中间合金，所述Al
‑
Zr中间合金采用Al
‑
20Zr中间合金。
[0014]优选的，所述S2步骤中，首先将反应釜加热至700℃并加入纯Al，至纯Al完全熔化后加入工业纯Mg至完全熔化，将温度继续升高达到720℃时，将Al
‑
Gd中间合金和Al
‑
Si中间
合金加入到熔体中至完全熔化，继续将反应釜温度升至780℃后加入Al
‑
Zr中间合金至完全熔化。
[0015]优选的，所述S3步骤中，将模具预热至300
‑
350℃，将合金液温度控制在710
‑
750℃进行浇铸，并在空气中冷却至常温。
[0016]优选的，所述冷轧制变形进行三次，每次变形量3％
‑
5％，总变形量10％
‑
15％。
[0017]优选的，所述S6步骤中，首先将铝合金加热至450
‑
500℃，将模具预热至300～350℃，以10:1
‑
30:1的挤压比、1.5～3.5m/min的挤压速率挤压成形。
[0018]优选的，所述S5步骤中，首先将铝合金在480～500℃下保温1～2h，然后在510～530℃下保温8～12h。
[0019]对比现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术在适当的Gd、Zr等元素加入量及工艺条件下，在Al
‑
Mg
‑
Si
‑
RE合金系中会形成一种新型的长周期堆垛有序结构，进一步提高Al
‑
Mg
‑
Si
‑
RE合金系的强度及塑性，并可以对铝合金的高温拉伸性能、耐腐蚀性能等具有不同程度的提升。
[0021]通过挤压变形的加工方式使铝合金表面质量良好、晶粒细小，具有良好的尺寸精度，并极大的提高其延展性。
[0022]本专利技术通过向Al中加入Mg、Si、Gd和Zr元素并调整其加入量，通过熔铸、挤压及热处理工艺细化晶粒，进而提高铝合金的力学性能。实现在合理的Mg、Si、Gd、Zr元素含量下通过合理的加工工艺，获得的铝合金具备极高的室温强度与极高的合金塑性，制备出室温拉伸抗拉强度超过530MPa，屈服强度超过470MPa，延伸率大于10％的高强度变形铝合金，为汽车工业、航空航天等领域提供工艺简单、性能稳定、成功率高、生产效率高的优质高性能的轻质铝合金材料。
附图说明
[0023]附图1为实施例1中制备的铝合金的光学显微组织图；
[0024]附图2为实施例2中制备的铝合金的光学显微组织图；
[0025]附图3为实施例3中制备的铝合金的光学显微组织图；
[0026]附图4为实施例4中制备的铝合金的光学显微组织图；
[0027]附图5为对比例1中制备的铝合金的光学显微组织图；
[0028]附图6为实施例中各铝合金性能检测报告。
具体实施方式
[0029]结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
[0030]实施例1：
[0031]一种高强度变形铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Mg0.5％；Si0.3％；Gd0.5％；Zr0.3％；余量为Al和不可避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度变形铝合金，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：Mg0.5
‑
1.0％；Si0.3
‑
0.8％；Gd0.5
‑
1.0％；Zr0.3
‑
0.5％；余量为Al和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种高强度变形铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：按照如权利要求1所述的配比称取工业纯Al、工业纯Mg、Al
‑
Gd中间合金、Al
‑
Si中间合金和Al
‑
Zr中间合金；S2：将反应釜加热并依次加入工业纯Al、工业纯Mg、Al
‑
Gd中间合金、Al
‑
Si中间合金和Al
‑
Zr中间合金至完全熔化，并进行精炼处理；S3：将S2步骤的熔融状态合金液浇铸成锭；S4：将S3步骤得到的铝合金锭进行冷轧制变形；S5：将S4步骤得到的铝合金进行时效处理，即得到T6态变形铝合金；S6：将S5步骤得到的铝合金进行热轧。3.根据权利要求2所述的一种高强度变形铝合金的制备方法，其特征在于：所述Al
‑
Gd中间合金采用Al
‑
20Gd中间合金，所述Al
‑
Si中间合金采用Al
‑
20Si中间合金，所述Al
‑
Zr中间合金采用Al
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马德良，任少华，张大伟，张积龙，隋来智，范坤，任阁，曲迎春，隋智宇，马旭，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：