一种高强耐疲劳稀土铝合金及其制备方法技术

一种高强耐疲劳稀土铝合金及其制备方法，属于稀土铝合金制造领域，包括如下质量百分比的物质组成：5.0

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐疲劳稀土铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于稀土铝合金制造领域，具体地说是一种高强耐疲劳稀土铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有密度低，质量轻，抗阻尼震动性强，铸造性能优越，切削加工性能好，尺寸稳定性高，电磁屏蔽能力强，回收利用率高等优点，因此铝合金广泛应用于汽车、电子、电器、交通、航天、航空和国防军事工业等领域。但是铝合金的开发程度还远远偏低，每年的生产量只有铝合金的1％，远没有充分发挥其潜在优势，主要是由于以下原因：铝合金的绝对强度较低，耐热性较差；大多数的铝结构件都来自于压铸一种加工方式，即铸造铝合金。由于铸造铝合金变形性差，不能承受复杂载荷以及体积相对较小，铝合金的使用更加受到限制。与铸造铝合金相比，变形铝合金具有优良的综合力学性能，更高的强度和塑性，更适合于制作大型结构件和满足结构多样化要求，因此开发新型高强耐热变形铝合金具有重要的现实需求和战略意义。
[0003]变形稀土铝合金中，铝
‑
锌
‑
镁系合金(Al
‑
Zn
‑
Mg)作为现有商用铝合金中强度最高的一种，具有良好的塑性及耐蚀性，且是目前应用最广的变形稀土铝合金之一。大量的采用7075铝合金是未来航空航天及汽车制造领域的发展趋势。但7075室温塑性较差，尤其耐热性差，热裂倾向大，而铝合金零部件在服役过程中需要承受高温、腐蚀、交变载荷等恶劣环境，久而久之，铝合金零部件便会在表面萌生疲劳裂纹源，疲劳裂纹源，继续进一步扩展为裂纹，零件便会发生疲劳破坏失效；故难以满足耐高温环境下的使用，尤其是航空航天领域的使用要求，对铝合金的发展造成了很大的限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高强耐疲劳稀土铝合金及其制备方法，用以解决现有技术中的缺陷。
[0005]本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种高强耐疲劳稀土铝合金，包括如下质量百分比的物质组成：5.0
‑
7.0％的Zn，2.0
‑
3.0％的Mg，1.0
‑
2.0％的Cu，0.3
‑
0.6％的Er和0.3
‑
0.9％的Cr，余量为Al和杂质。
[0007]如上所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金，所述的杂质包括Fe、Si。
[0008]如上所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金，所述的杂质质量小于总质量的0.03％。
[0009]一种高强耐疲劳稀土铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0010]步骤一：熔炼：以纯铝锭、纯镁锭和Al
‑
30Zn中间合金、Al
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25Cu中间合金、Al
‑
25Er中间合金、Al
‑
25Cr中间合金为原料，按所述铝合金组分的质量百分比进行计算配料，预热，开启熔炼炉，待炉膛温度达到350
‑
400℃时，将均预热的纯铝锭加入熔炼炉中，加热升温到690
‑
710℃至所述纯铝锭熔化；接着升温至750
‑
770℃后加入纯镁锭和Al
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30Zn中间合金、Al
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25Cu中间合金、Al
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25Er中间合金、Al
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25Cr中间合金，待所述纯镁锭和Al
‑
30Zn中间合
金、Al
‑
25Cu中间合金、Al
‑
25Er中间合金、Al
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25Cr中间合金熔化后；最后在710
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730℃下保温10
‑
20min，再次搅拌打渣，静置降温至695
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705℃后采用金属模铸造，制得铝合金铸锭；
[0011]步骤二：机加工：去除步骤一中铝合金铸锭表面的氧化皮，加工成指定尺寸；
[0012]步骤三：均匀化处理：将经步骤二处理后的铝合金铸锭进行均匀化处理；
[0013]步骤四：热挤压：将经步骤三处理后的铝合金铸锭进行热挤压；
[0014]步骤五：时效处理：将经步骤四处理后的铝合金型材，进行人工时效。
[0015]如上所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金的制备方法，所述的铝、镁的纯度为99.9％以上，所述的Al
‑
30Zn中间合金、Al
‑
25Cu中间合金、Al
‑
25Er中间合金、Al
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25Cr中间合金的纯度为99.5％以上。
[0016]如上所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金的制备方法，所述的步骤一中，铸造法为半连续铸造法。
[0017]如上所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金的制备方法，所述的步骤三中，所述均匀化处理工艺：温度470
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490℃，保温12
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24h。
[0018]如上所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金的制备方法，所述的步骤四中，热挤压工艺：挤压温度为430
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470℃，挤压比为10
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30:1，挤压速度为2
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5m/min。
[0019]如上所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金的制备方法，所述的步骤五中，人工时效工艺：时效温度为160
‑
180℃，保温时间为8
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12h。
[0020]本专利技术的优点是：
[0021]1、本专利技术实施例所述的高强度耐热变形稀土铝合金通过调控合金组成，并合理选择各元素含量，获得有利于合金性能提高的各合金元素间的相互作用，得到了与水等介质反应速率很快的铝合金，并且同时具有高强度和高延伸率的力学强度性能，可满足多种工业领域的应用需求；
[0022]2、Cu、Cr为混合反应促进元素，在熔炼过程中这些元素与铝形成新的晶相，这些晶相可在铝与水溶介质反应过程中破坏生成的氢氧化铝的连续性，从而减少氢氧化铝对铝与水溶介质的接触的阻碍，促进铝与水等介质的反应的进行，提高铝与水溶介质反应的速率；此外，Cu、Cr相互配合，且以上述比例加入可以最大程度的消除铝合金晶内偏析、细化晶粒进而提高延伸率，Cu、Cr相互配合以上述比例加入，可以最大程度的降低铝合金对其固溶度上限的限制，使合金成分均匀化、减少铸造缺陷，使合金作用达到最大化；Cu、Cr在后续热处理过程中还可以促进Er和Zn元素的析出强化，进一步提高合金的强度。
[0023]3、Er在熔炼过程中可与Al形成固溶体，通过固溶或时效强化作用可使获得的合金强度显著提高，且Er与Al的固溶度大，Er可以以较高的固溶度溶解到铝合金中，并且随着温度的降低，固溶度显著降低，因而可以通过固溶强化，或时效强化，大幅度提高合金的强度等性能。同时，少量Er的加入还可以细化晶粒，提高合金的力学性能。而由于铝合金中Er的最大固溶度分别为2.6％，本专利技术通过适量加入上述的Er，以保证Er可与Al分别形成单一晶格结构的固溶体，从而达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强耐疲劳稀土铝合金，其特征在于：包括如下质量百分比的物质组成：5.0
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7.0％的Zn，2.0
‑
3.0％的Mg，1.0
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2.0％的Cu，0.3
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0.6％的Er和0.3
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0.9％的Cr，余量为Al和杂质。2.根据权利要求1所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金，其特征在于：所述的杂质包括Fe、Si。3.根据权利要求1所述的一种高强耐疲劳稀土铝合金，其特征在于：所述的杂质质量小于总质量的0.03％。4.一种高强耐疲劳稀土铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：熔炼：以纯铝锭、纯镁锭和Al
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30Zn中间合金、Al
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25Cu中间合金、Al
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25Er中间合金、Al
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25Cr中间合金为原料，按所述铝合金组分的质量百分比进行计算配料，预热，开启熔炼炉，待炉膛温度达到350
‑
400℃时，将均预热的纯铝锭加入熔炼炉中，加热升温到690
‑
710℃至所述纯铝锭熔化；接着升温至750
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770℃后加入纯镁锭和Al
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30Zn中间合金、Al
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25Cu中间合金、Al
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25Er中间合金、Al
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25Cr中间合金，待所述纯镁锭和Al
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30Zn中间合金、Al
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25Cu中间合金、Al
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25Er中间合金、Al
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25Cr中间合金熔化后；最后在71...

【专利技术属性】
技术研发人员：张积龙，任少华，隋来智，李喆，姚超胜，隋荣勃，马德良，于洋，徐海波，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：