一种高机械性能变形铝合金及其制备方法技术

一种高机械性能变形铝合金及其制备方法，属于变形铝合金制造领域，包括如下质量百分比的物质组成：1.5

【技术实现步骤摘要】
一种高机械性能变形铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于变形铝合金制造领域，具体地说是一种高机械性能变形铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有质轻、减震、电磁屏蔽性能好、良好的切削加工性等的优点，在航空航天、电子产品、汽车等行业具有重要应用价值和广泛应用前景，被人们誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”。但铝合金的应用量远远落后于钢铁，其应用潜力尚未完全发掘出来，其中重要的原因之一是目前常见的三元、四元铝合金在性能上都存在各种不尽人意的地方，特别是合金在强度上不能很好的满足工业上的需求，大大限制了其应用范围。因此，开发高强铝合金具有重要意义。
[0003]现有的高机械性能铝合金研究主要从限制位错运动和强化晶界入手，通过适当的合金化，通过引入热稳定性高的第二相、降低元素在铝基体中的扩散速率或者改善晶界结构状态和组织形态等手段，来实现提高铝合金高温性能的目的。目前，在所有合金元素中，稀土(RE)是提高铝合金高温性能最有效的合金元素。大部分稀土元素在铝中具有较高的固溶度极限，而且随温度下降，固溶度逐渐下降，从而在随后的时效过程中析出弥散的、高熔点的稀土化合物相；稀土元素还可以细化晶粒、提高室温强度，而且分布在晶内和晶界(主要是晶界)的弥散的、高熔点稀土化合物，在高温时仍能对晶内位错运动和晶界滑移起到钉扎作用，从而提高铝合金的高温性能；同时，稀土元素在铝基体中的扩散速率较慢，这使得含稀土铝合金适于在较高温度环境下工作。因此，开发新型低成本高性能变形稀土铝合金在国防军工、航空航天、汽车和轨道交通等高技术产业中具有十分重要的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高机械性能变形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]一种高机械性能变形铝合金，包括如下质量百分比的物质组成：1.5
‑
2.5％的Mg，0.5
‑
1.5％的Si，0.2
‑
1.2％的Cu和0.1
‑
0.5％的Ce，余量为Al和杂质。
[0007]如上所述的一种高机械性能变形铝合金，所述的杂质为Fe。
[0008]如上所述的一种高机械性能变形铝合金，所述的杂质质量小于总质量的0.03％。
[0009]一种高机械性能变形铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0010]步骤一：按比例称取并将纯铝、纯镁与中间合金Al
‑
20Si、中间合金Al
‑
25Cu、中间合金Al
‑
30Ce，预热至150
‑
250℃；
[0011]步骤二：开启熔炼炉，待炉膛温度达到350
‑
400℃时，将纯铝放置坩埚中，将炉温升至690
‑
710℃，待纯铝熔化，升温至740
‑
760℃，加入纯镁与中间合金Al
‑
20Si、中间合金Al
‑
25Cu、中间合金Al
‑
30Ce，熔融并混合均匀，形成熔体；将所述熔体静置30min后，进行精炼处
理，然后注入已经预热的浇注模具中熔铸成形，得到所述的铝合金铸锭；
[0012]步骤三：对步骤二制得的铸态铝合金在热处理炉中进行高温均匀化处理，升温速度15
‑
20℃/min，加热到450
‑
500℃，保温12
‑
24h，完成后将铸锭空冷至室温；
[0013]步骤四：将步骤三得到的铝合金铸锭锯切、车皮至合适尺寸，得到直径Ф95mm的铸棒备用；
[0014]步骤五：将步骤四得到的铸棒进行热挤压变形，对铸锭进行热挤压。
[0015]步骤六：对步骤五得到的铝合金在热处理炉中进行时效处理，时效温度为160
‑
180℃，保温时间为8
‑
12h。
[0016]如上所述的一种高机械性能变形铝合金的制备方法，所述的铝、镁的纯度为99.9％以上，所述的中间合金Al
‑
20Si、中间合金Al
‑
25Cu、中间合金Al
‑
30Ce的纯度为99.5％以上。
[0017]如上所述的一种高机械性能变形铝合金的制备方法，所述的步骤二中，精炼处理的温度为760℃，所述浇铸成形的温度为710～720℃。
[0018]如上所述的一种高机械性能变形铝合金的制备方法，所述的步骤五中，挤压温度430℃
‑
470℃，挤压比25:1，挤压速度2mm/s。
[0019]本专利技术的优点是：
[0020]1、本专利技术基于与现有技术中的变形稀土铝合金不同的构思，通过在铝合金中添加微量稀土元素Ce，各成分在优化的配比下可产生明显的织构弱化效果，合金经轧制和挤压变形后形成非基面织构，有利于提高变形材料的塑性和后续成形性能。铝合金中添加稀土元素后，挤压织构与典型的基面纤维织构不同，形成平行于挤压方向的<11
‑
21>织构组分，当沿着挤压方向受力时，这种织构就可以启动大量的(0001)<11
‑
20>基面滑移位错和{10
‑
12}<10
‑1‑
1>拉伸孪生，从而显著提高挤压材的室温塑性，同时改善拉压屈服不对称性。
[0021]2、本专利技术的变形稀土铝合金，与现有技术相比，本专利技术所用设备均为常规通用设备，工艺简单，操作方便，成本较低，便于推广应用。此外，Ce的价格相对Gd，Y，Nd较低，且用量较低，合金成本大大降低。
附图说明：
[0022]图1为实施例1铝合金挤压态微观组织扫描电镜照片。
[0023]图2为实施例1铝合金挤压态微观组织透射电镜照片。
[0024]图3为实施例1铝合金挤压态微观组织电子衍射图。
[0025]图4为各实施例铝合金机械性能检测报告。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0027]实施例1
[0028]步骤一：按照Mg1.5％，Si0.5％，Cu0.2％，Ce0.1％，余量为Al的质量百分比称取并将纯铝、纯镁与中间合金Al
‑
20Si、中间合金Al
‑
25Cu、中间合金Al
‑
30Ce预热至250℃；
[0029]步骤二：开启熔炼炉，将纯铝放置坩埚中，将炉温升至710℃，待纯铝熔化，升温至760℃，加入纯镁与中间合金Al
‑
20Si、中间合金Al
‑
25Cu、中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高机械性能变形铝合金，其特征在于：包括如下质量百分比的物质组成：1.5
‑
2.5％的Mg，0.5
‑
1.5％的Si，0.2
‑
1.2％的Cu和0.1
‑
0.5％的Ce，余量为Al和杂质。2.根据权利要求1所述的一种高机械性能变形铝合金，其特征在于：所述的杂质为Fe。3.根据权利要求1所述的一种高机械性能变形铝合金，其特征在于：所述的杂质质量小于总质量的0.03％。4.一种高机械性能变形铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：按比例称取并将纯铝、纯镁与中间合金Al
‑
20Si、中间合金Al
‑
25Cu、中间合金Al
‑
30Ce，预热至150
‑
250℃；步骤二：开启熔炼炉，待炉膛温度达到350
‑
400℃时，将纯铝放置坩埚中，将炉温升至690
‑
710℃，待纯铝熔化，升温至740
‑
760℃，加入纯镁与中间合金Al
‑
20Si、中间合金Al
‑
25Cu、中间合金Al
‑
30Ce，熔融并混合均匀，形成熔体；将所述熔体静置30min后，进行精炼处理，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：王从昆，吕天丛，殷丽丽，张卫，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：