一种高强度3003铝合金及其制备方法技术

本申请涉及金属材料的领域，更具体地说，它涉及一种高强度3003铝合金及其制备方法。一种高强度3003铝合金，包括以下各组分：Mn1.42%

【技术实现步骤摘要】
一种高强度3003铝合金及其制备方法


[0001]本申请涉及金属材料的领域，更具体地说，它涉及一种高强度3003铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝是一种白色轻金属，在地球上含量丰富，是地壳中含量最高的金属元素，且具有强度低、塑性好的特点。
[0003]铝与其它金属元素具有良好的相容性，在铝中添加其它金属或非金属元素能够改变铝的性能，铝中掺杂不同的元素会使得形成的铝合金具有不同的性能。其中3003铝合金属于Al
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Mn系列合金，主要掺杂元素为Mn、Cu、Fe和Si，3003铝合金具有很强的塑性、焊接性、耐腐蚀性和防锈性。现有的3003铝合金的承载强度有限，抗拉强度有待进一步增强。

技术实现思路

[0004]为了提高3003铝合金的抗拉性能，本申请提供一种高强度3003铝合金及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供一种高强度3003铝合金，采用如下的技术方案：一种高强度3003铝合金，包括以下各组分：Mn1.42%
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1.47%；Fe0.35%
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0.40%；Cu0.12%
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0.2%；Si0.32%
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0.37%；Ce0.02
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0.05%；余量为铝。
[0006]通过采用上述技术方案，Mn和铝形成A1
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Mn 固溶体，在 A1
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Mn 固溶体中添加少量 Ce 可以降低铝合金中 Mn 的平衡分配系数，合金结晶的过程中Mn 越过晶界变得困难，增大了界面前沿边界处的溶质元素 Ce 和 Mn 的溶度梯度，降低了Mn 的密度，降低了Mn在合金结晶的过程中相互聚集从而形成粗大地第二相的可能性，有效细化了晶粒，提高了3003铝合金的力学性能。
[0007]Si在铝合金中能够提高合金的高温流动性、提高铝合金的耐磨性，并减少铝合金的热裂倾向，有效提高了铝合金的铸造性能；Cu在铝合金中能够增强铝合金的强度，并可以提高合金的耐腐蚀性能。
[0008]优选的，所述Fe和Mn的重量之和小于铝合金总重量的百分之1.85。
[0009]通过采用上述技术方案，Fe和Mn与铝形成固溶体，少量的Fe和Mn在铝合金固溶体内均匀分散均可提高铝合金的硬度和强度，Mn能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒，但是过量Fe和Mn会导致Fe、Mn在铝合金内分布不均，因此会形成粗大的第二相，会增强铝合金的脆性，导致铝合金易断裂。
[0010]优选的，所述Cu在铝合金中占铝合金的重量比为0.12%
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0.16%。
[0011]通过采用上述技术方案，Cu在铝合金中的占比为0.12%
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0.16%时，Cu对铝合金的增益效果达到最大。
[0012]优选的，还包括重量百分数为0.02%
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0.04%的Ti。
[0013]通过采用上述技术方案，铝合金在冷却结晶的过程中，铝合金内部形成的小晶粒会长大，Ti存在于铝合金中能够使得铝合金的内部的晶粒生长范围变小，从而起到细化晶粒的作用。
[0014]优选的，还包括重量百分数为0.2%
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0.05%的Mg。
[0015]通过采用上述技术方案，镁具有更小的密度，能够减轻铝合金的总体重量，且镁能够提高铝合金的抗拉强度。
[0016]优选的，还包括重量百分数为0.2%
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0.05%的Zr。
[0017]通过采用上述技术方案，Zr有良好的可塑性和很强的耐腐蚀性，Zr对铝的再结晶有较大影响，可使得Zr的再结晶温度提高，0.2%
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0.05%重量占比的Zr不易发生偏聚现象，过量的Zr会形成粗大相的Al3Zr。
[0018]优选的，所述Fe在铝合金中占铝合金的重量比为0.35%
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0.37%。
[0019]通过采用上述技术方案，过量的Fe会在铝合金中形成针状和片状的铁相，铁相较脆，因此使得铝合金易于断裂，0.35%
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0.37%范围内的Fe对铝合金的脆性影响较小。
[0020]第二方面，本申请公开了一种3003铝合金的制备方法。
[0021]一种3003铝合金的制备方法，包括以下步骤：熔炼：将铝、Ce、Si、Fe、Cu、Mn、Ti和Zr按比例混合熔炼；精炼：将温度调整至720
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750℃进行精炼，加入铝合金精炼剂，精炼时间为20
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30min；浇铸：采用铝钛硼丝在线喂丝细化，浇筑温度为 695
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720℃，浇铸速度为 75~90mm/min，获得铸棒；挤压：将铸棒加热至420
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460℃挤至模具内，模具加热至440
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460℃，获得铝合金型材。
[0022]通过采用上述技术方案，将各种金属原料进行熔炼后再进行精炼能够增强各种金属在铝中的分布均匀性，本申请的方法简单，实施条件需求低，适合大规模推广和应用。
[0023]优选的，所述熔炼步骤中，Ce以铝铈合金的状态添加，Si以铝硅合金的状态添加，Fe以铝铁合金的状态添加，Cu以铝铜合金的状态添加，Mn以铝锰合金的状态添加，熔炼温度为730℃
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750℃，熔炼时间为4
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5h。
[0024]通过采用上述技术方案，Ce、Si、Fe、Cu、Mn均以合金的形式添加，与铝形成合金后，铝合金的熔点相对较低，从而在730℃
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750℃温度范围内即可融化并相互掺杂，从而能够降低熔炼的温度，达到了节能和降低反应条件的作用。
[0025]优选的，所述熔炼步骤中，镁以镁锭的状态添加。
[0026]通过采用上述技术方案，镁的熔点较低，以镁锭的形式添加能够减少杂质的引入，从而降低杂质对铝合金性能的影响。
[0027]1、由于本申请采用Ce掺入到铝合金中，Ce能够提高Mn在铝合金中的分布均匀度，从而降低了铝合金中生成粗大第二相的可能性，并细化了晶粒，使得铝合金能够具备更加优异的韧性和强度。
[0028]2、本申请中优选采用Ti和Zr添加到铝合金中，Ti和Zr均能够对铝合金中晶粒的生长起到阻碍的作用，从而进一步细化了晶粒，进一步提高了铝合金的强度。
[0029]3、本申请的方法，通过以多种合金作为原料，降低了熔炼的反应条件，通过精炼提
高了铝合金溶体的纯净度，从而制备出的铝合金拥有更好的强度。
附图说明
[0030]图1是本申请实施例1的晶相图。
[0031]图2是本申请对比例1的晶相图。
具体实施方式
[0032]本申请中的铝合金精炼剂采购自临沂兴全压铸机械有限公司，品名为：铝合金精炼剂；本申请中的铈锭采购自涿州有融新材料科技有限公司。
[0033]原料和/或中间体的制备例制备例1将铈锭与铝锭进行混合并进行初级熔炼，初级熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度3003铝合金，其特征在于，包括以下各重量百分比的组分：Mn1.42%
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1.47%；Fe0.35%
‑
0.40%；Cu0.12%
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0.2%；Si0.32%
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0.37%；Ce0.02
‑
0.05%；余量为铝。2.根据权利要求1所述的一种高强度3003铝合金，其特征在于：所述Fe和Mn的重量之和小于铝合金总重量的百分之1.85。3.根据权利要求1所述的高强度3003铝合金，其特征在于：所述Cu在铝合金中占铝合金的重量比为0.12%
‑
0.16%。4.根据权利要求1所述的一种高强度3003铝合金，其特征在于：还包括重量百分数为0.02%
‑
0.04%的Ti。5.根据权利要求1所述的一种高强度3003铝合金，其特征在于：还包括重量百分数为0.02%
‑
0.05%的Mg。6.根据权利要求1所述的一种高强度3003铝合金，其特征在于：还包括重量百分数为0.2%
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0.05%的Zr。7.根据权利要求1所述的一种高强度3003铝合金，其特征在于：所述Fe在铝合金中占铝合金的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建国，张政华，
申请(专利权)人：吴江市新申铝业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：