高塑性复合改性铝合金制件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高塑性复合改性铝合金制件及其制备方法。其中，制备方法包括如下步骤：步骤S1，提供铝合金熔体；步骤S2，提供改性剂；步骤S3，在惰性气体气氛下，在所述铝合金熔体中，加入所述改性剂并熔炼，得到改性铝合金熔体；步骤S4，利用所述改性铝合金熔体进行浇铸，得到所述铸造铝合金素坯；步骤S5，对所述改性铝合金素坯进行热处理，其中，所述热处理包括：固溶处理，将所述铝合金素坯加热至530

【技术实现步骤摘要】
高塑性复合改性铝合金制件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金材料及制备
，具体涉及一种高塑性复合改性铝合金制件及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铸造铝合金具有铸造流动性、气密性好、收缩率小及热裂倾向小等特点，它成为汽车轮毂轻量化的首选材料。
[0003]然而，人们对铝合金的要求也越来越高，不仅要保持原有的轻质的特点，同时还要具有一定的强度，尤其是在汽车零部件和工业的生产上。此外，铝合金车轮零部件需要中等强度更高的塑韧性，以避免车轮在发生正撞冲击和侧撞冲击时(在设计载荷承受范围内)导致瞬间断裂。
[0004]为此，提出了利用变质剂例如铝锶合金对其进行改质，同时结合细化剂对其进行细化的工艺。然而，传统的改性仍然不能得到理想的强度与塑性。在此基础上，展开了对于铸造铝合金进行热处理的研究。但是，由于铝合金零部件的成分差异，热处理的步骤也不同，目前的热处理需要高的温度，耗能大，时间长，增加处理成本，且由于直接采用较高温度进行处理，不利于各相态的相互转化和脱溶的均匀进行，造成合金机械性能的不均匀。
[0005]为此，亟需提供一种能够进一步提高铝合金制件的塑性以及机械强度的制备工艺。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种能够进一步提高铝合金的塑性及机械强度的高塑性复合改性铝合金制件及其制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]根据本专利技术第一方面实施例的高塑性复合改性铝合金制件的制备方法，包括如下步骤：
[0009]步骤S1，提供铝合金熔体；
[0010]步骤S2，提供改性剂；
[0011]其中，所述改性剂为稀土铝合金、铝锶中间合金、铝钛或铝钛硼中间合金的组合，
[0012]或者所述改性剂为复合稀土铝合金、铝钛或铝钛硼中间合金的组合，所述复合稀土铝合金中含有锶、钛或钛硼、以及稀土金属，
[0013]所述稀土铝合金、所述复合稀土铝合金中的稀土金属为镧、铈、钇中的任意一种或多种；
[0014]步骤S3，在惰性气体气氛下，在所述铝合金熔体中，加入所述改性剂并熔炼，得到改性铝合金熔体；
[0015]步骤S4，利用所述改性铝合金熔体进行浇铸，得到所述铸造铝合金素坯；
[0016]步骤S5，对所述铝合金素坯进行热处理，其中，所述热处理包括：
[0017]固溶处理，将所述铝合金素坯加热至530
‑
550℃，并保温120
‑
300min；
[0018]淬水处理，将经过固溶处理后的铝合金素坯加入温度为60
‑
70℃的水浴中，淬水2
‑
4min；
[0019]时效处理，将经过淬水处理后的铝合金素坯在110
‑
140℃保温120
‑
240min，此后进一步升温至160
‑
200℃并保温20
‑
60min，此后冷却至室温，得到所述高塑性复合改性铝合金制件。
[0020]进一步地，所述步骤S1包括：
[0021]提供铝合金母锭；
[0022]去除所述铝合金母锭的表面氧化皮层并进行清洗、烘干；
[0023]将烘干后的铝合金母锭进行熔炼，并进行精炼、除渣，得到所述铝合金熔体，
[0024]其中，所述铝合金母锭的成分为亚共晶铝合金或共晶铝合金。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述改性剂为稀土铝合金、铝锶中间合金、铝钛或铝钛硼中间合金的组合，其中，所述铝锶中间合金与所述铝钛或铝钛硼中间合金间隔开加入，
[0026]所述稀土铝合金最先加入，或者与首先加入的一方一同加入，或者在所述铝锶中间合金与所述铝钛或铝钛硼中间合金加入间隙加入。
[0027]进一步地，所述步骤S3包括：
[0028]步骤S301，在所述铝合金熔体中加入所述稀土铝合金并进行熔炼，得到第一均匀混合熔体；
[0029]步骤S302，在所述第一均匀混合熔体中加入所述铝锶中间合金并继续熔炼，得到第二均匀混合熔体；
[0030]步骤S303，在所述第二均匀混合熔体中加入所述铝钛或铝钛硼中间合金并继续熔炼，得到所述改性铝合金。
[0031]根据本专利技术的另一些实施例，所述改性剂为复合稀土铝合金、铝钛或铝钛硼中间合金的组合，所述步骤S3包括：
[0032]步骤S310，在所述铝合金熔体中加入所述复合稀土铝合金并进行熔炼，得到第四均匀混合熔体；
[0033]步骤S320，在所述第四均匀混合熔体中加入所述铝钛或铝钛硼中间合金并继续熔炼，得到所述改性铝合金。
[0034]进一步地，所述复合稀土铝合金的制备包括：
[0035]步骤S211，提供所述铝熔体；
[0036]步骤S212，提供铝锶中间合金、铝钛或铝钛硼中间合金、以及稀土铝中间合金，所述稀土铝中间合金中的稀土金属为选自镧、铈、钇中的一种或多种；
[0037]步骤S213，在惰性气体气氛下，在所述铝熔体中，依次加入所述稀土铝中间合金、铝锶中间合金、铝钛或铝钛硼中间合金并熔炼，得到所述复合稀土合金。
[0038]进一步地，所述改性剂占所述改性铝合金熔体总量的0.4
‑
0.6wt％，所述稀土金属：锶：钛或钛硼总量的质量比为1:(0.1
‑
1.2)：(0.1
‑
1.2)。
[0039]进一步地，所述步骤S5中，所述固溶处理中的升温速率控制在1.5
‑
3℃/min，保温时间控制在120
‑
180min。
[0040]进一步地，所述固溶处理、所述淬水处理、以及所述时效处理为连续处理，且所述水浴为循环水浴，所述淬水处理后，在进行所述时效处理前所述铸造铝合金素坯的温度保持在55℃以上。
[0041]进一步地，所述时效处理阶段，从110
‑
140℃以2
‑
4℃/min的升温速率升温至160
‑
200℃，此后自然冷却至室温。
[0042]根据本专利技术第二方面实施例的高塑性复合改性铝合金制件，由根据上述任一实施例所述的制备方法制备得到，所述高塑性复合改性铝合金制件的抗拉强度为280MPa以上，屈服强度为200MPa以上，延伸率为12％以上。
[0043]本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
[0044]根据本专利技术实施例的高塑性复合改性铝合金制件的制备方法，通过引入稀土金属对铝合金进行改质，并结合特定的热处理工艺对铸造件进行处理，能够大幅提高其塑性(延伸率)，减少脆裂等发生，同时提高其机械强度以满足航空、航天、汽车领域等需求。
附图说明
[0045]图1为不同阶段铝合金制件的金相组织图像，其中，(a)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高塑性复合改性铝合金制件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，提供铝合金熔体；步骤S2，提供改性剂；其中，所述改性剂为稀土铝合金、铝锶中间合金、铝钛或铝钛硼中间合金的组合，或者所述改性剂为复合稀土铝合金、铝钛或铝钛硼中间合金的组合，所述复合稀土铝合金中含有锶、钛或钛硼、以及稀土金属，所述稀土铝合金、所述复合稀土铝合金中的稀土金属为镧、铈、钇中的任意一种或多种；步骤S3，在惰性气体气氛下，在所述铝合金熔体中，加入所述改性剂并熔炼，得到改性铝合金熔体；步骤S4，利用所述改性铝合金熔体进行浇铸，得到改性铝合金素坯；步骤S5，对所述改性铝合金素坯进行热处理，其中，所述热处理包括：固溶处理，将所述改性铝合金素坯加热至530
‑
550℃，并保温120
‑
300min；淬水处理，将经过固溶处理后的改性铝合金素坯加入温度为60
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70℃的水浴中，淬水2
‑
4min；时效处理，将经过淬水处理后的铝合金素坯在110
‑
140℃保温120
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240min，此后进一步升温至160
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200℃并保温20
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60min，此后冷却至室温，得到所述高塑性复合改性铝合金制件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：提供铝合金母锭；去除所述铝合金母锭的表面氧化皮层并进行清洗、烘干；将烘干后的铝合金母锭进行熔炼，并进行精炼、除渣，得到所述铝合金熔体，其中，所述铝合金母锭的成分为亚共晶铝合金或共晶铝合金。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂为稀土铝合金、铝锶中间合金、铝钛或铝钛硼中间合金的组合，其中，所述铝锶中间合金与所述铝钛或铝钛硼中间合金间隔开加入，所述稀土铝合金最先加入，或者与首先加入的一方一同加入，或者在所述铝锶中间合金与所述铝钛或铝钛硼中间合金加入间隙加入。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：步骤S301，在所述铝合金熔体中加入所述稀土铝合金并进行熔炼，得到第一均匀混合熔体；步骤S302，在所述第一均匀混合熔体中加入所述铝锶中间合金并继续熔炼，得到第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭珞洲，答建成，
申请(专利权)人：上海耀鸿科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：