不含稀土低合金高强韧铝合金及其制备方法技术

不含稀土低合金高强韧铝合金及其制备方法，它涉及金属材料和金属材料加工领域，具体涉及一种铝合金及其制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有铝合金的屈服强度低的问题，而提供不含稀土低合金高强韧铝合金及其制备方法。不含稀土低合金高强韧铝合金由Al和合金元素组成，合金元素的质量分数≤10％，余量为Al；合金元素由Cu、Mg、Ag、Mn、Zr、Sb、Be和Cr组成。制备方法：一、熔炼和铸造得到铸造合金；二、均匀化处理；三、机械加工；四、挤压变形；五、时效热处理得到不含稀土低合金高强韧铝合金。优点：室温屈服强度高达486

【技术实现步骤摘要】
不含稀土低合金高强韧铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料和金属材料加工领域，具体涉及一种铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝及铝合金，由于其低密度、高比强度、储量丰富易回收等优异性能，被誉为“21世纪绿色环保工程材料”，在实现交通工具轻量化、器件轻薄小型化、节能减排绿色发展等方面具有巨大发展前景。
[0003]经历六十年的发展，铝合金的应用领域仍远不如铝合金和钢铁，商业化进程极大地受阻，究其原因主要在于铝合金仍然存在一些显著缺陷：
①
屈服强度和抗拉强度较低，不能满足高
对高强铝合金的需求；
②
延伸率低、塑性差，在服役条件下易发生脆性断裂；
③
高强韧稀土铝合金成本高昂，难以实现大规模商业化应用。因此，开发不含稀土低成本高强韧铝合金对于拓展铝合金的应用具有重要意义。
[0004]目前，不含稀土的高强铝合金主要包括：Al
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Cu、Al
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Zn
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Mg、Al
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Mg
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Si等合金系列。Al
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Cu系变形铝合金的开发领域中，主要有以下三种方法来改善铝的加工塑性：(1)升高变形加工温度；(2)通过强变形降低铝晶粒尺寸，从而减弱变织构，以提高合金塑性；(3)添加合金元素，可以通过合金化引起铝晶格的变化，改变孪晶或者滑移系的临界剪切应力等，进而改变合金的变形方式(滑移或者孪晶模型)，减弱合金的织构，增加合金的塑性。在非平衡凝固过程中，析出大量的共晶A12Cu相，且以不规则网状分布于初晶α
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Al相的晶界，该相质硬性脆，对合金的力学性能，特别是塑性造成较大的不利影响。因此，开发不含稀土低成本高强韧铝合金对于拓展铝合金的应用具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是要解决现有铝合金的屈服强度低的问题，而提供不含稀土低合金高强韧铝合金及其制备方法。
[0006]不含稀土低合金高强韧铝合金，它由Al和合金元素组成，且合金元素的质量分数≤10％，余量为Al；所述合金元素由Cu、Mg、Ag、Mn、Zr、Sb、Be和Cr组成，且不含稀土低合金高强韧铝合金中Cu的质量分数为5％～6％，Mg的质量分数为0.2％～1.0％，Ag的质量分数为0.2～0.5％，Mn的质量分数为0.2～0.4％，Zr的质量分数为0.2～0.4％，Sb的质量分数为0.2～0.3％，Be的质量分数为0.2～0.3％，Cr的质量分数为0.1～0.2％，余量为Al，且Cu、Mg、Ag、Mn、Zr、Sb、Be和Cr的总质量分数≤10％。
[0007]上述不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
[0008]一、铸造：以纯Al、纯Mg、纯Sb和Al
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Cu中间合金Al
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Ag中间合金、Al
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Mn中间合金、Al
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Zr中间合金、Al
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Be中间合金、Al
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Cr中间合金为原料，依次经熔炼和铸造，得到铸造合金；所述铸造合金中Cu的质量分数为5％～6％，Mg的质量分数为0.2％～1.0％，Ag的质量分数为0.2～0.5％，Mn的质量分数为0.2～0.4％，Zr的质量分数为0.2～0.4％，Sb的质量分数为0.2～0.3％，Be的质量分数为0.2～0.3％，Cr的质量分数为0.1～0.2％，余量为Al，且Cu、
Mg、Ag、Mn、Zr、Sb、Be和Cr的总质量分数≤10％；
[0009]二、均匀化处理：将铸造合金置于电阻加热炉中进行均匀化处理，得到均匀化处理后合金；
[0010]三、机械加工：将均匀化合金车掉氧化皮，加工成指定尺寸。
[0011]四、挤压变形：分别先对均匀化处理后合金和挤压模具进行预热处理，得到预热处理合金和预热处理挤压模具，然后将预热处理合金放入预热处理挤压模具中进行挤压变形。
[0012]五、时效处理：将型材放入时效炉中，人工时效。得到不含稀土低合金高强韧铝合金。
[0013]进一步，所述的不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法，其特征在于步骤一中将纯Al置于坩埚中，升温至680～760℃，在温度为680～760℃保温，纯Al完全熔化，然后依次加入纯Mg和Al
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20Cu中间合金Al
‑
20Ag中间合金、Al
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20Mn中间合金、Al
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20Zr中间合金、Al
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10Be中间合金、Al
‑
10Cr中间合金以及纯Sb，在温度为680～760℃下机械搅拌15min～30min，然后静置15min～30min，得到合金熔体，再采用半连续铸造工艺将合金熔体制成铸锭，得到铸造合金。
[0014]进一步，所述的不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法，其特征在于步骤二中将铸造合金置于电阻加热炉中，在温度为450～460℃下均匀化处理24h～36h，然后淬火，得到均匀化处理后合金。
[0015]进一步，所述的不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法，其特征在于步骤三中将均匀化合金，车掉氧化皮，加工成指定尺寸，直径为Ф300mm。
[0016]进一步，所述的不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法，其特征在于步骤四中在挤压变形温度下对均匀化处理后合金和挤压模具进行预热处理，然后将预热处理合金放入预热处理挤压模具中进行挤压变形，挤压变形参数为：挤压变形温度为430～470℃，挤压速率为0.8mm/s～1.5mm/s，挤压比为12～20:1。
[0017]进一步，所述的不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法，其特征在于步骤五中，备用的材料在160～180℃下进行时效处理8～24h，即可得到不含稀土低合金高强韧铝合金。
[0018]本专利技术优点：一、低成本、低密度：本专利技术设计的不含稀土低合金高强韧铝合金中仅含微量Cu、Mg、Ag和Mn常规合金元素，不含任何稀土元素及贵重元素，原料储量丰富，价格低廉；此外，合金元素总含量低于10wt.％，保持了铝合金的低密度优势；二、高强韧：本专利技术设计的不含稀土低合金高强韧铝合金中低合金化效果显著，合金元素总含量≤10wt.％，该铝合金仍具有高强度和一定的韧性，其室温屈服强度高达486
‑
540MPa，抗拉强度达584
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630MPa，延伸率为9.0％以上，力学性能高于部分高强Al
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RE系合金和铝合金。三、加工工艺简单：本专利技术设计的不含稀土低合金高强韧铝合金经过一次挤压成型，即可得到表面质量优良的高强韧铝合金挤压型材。
附图说明
[0019]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0020]图1为本专利技术实施例1所述高强塑性低稀土含量铝合金材料的显微组织照片。
[0021]图2为本专利技术实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.不含稀土低合金高强韧铝合金，其特征在于不含稀土低合金高强韧铝合金由Al和合金元素组成，且合金元素的质量分数≤10％，余量为Al；所述合金元素由Cu、Mg、Ag、Mn、Zr、Sb、Be和Cr组成，且不含稀土低合金高强韧铝合金中Cu的质量分数为5％～6％，Mg的质量分数为0.2％～1.0％，Ag的质量分数为0.2～0.5％，Mn的质量分数为0.2～0.4％，Zr的质量分数为0.2～0.4％，Sb的质量分数为0.2～0.3％，Be的质量分数为0.2～0.3％，Cr的质量分数为0.1～0.2％。2.如权利要求1所述的不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法，其特征在于不含稀土低合金高强韧铝合金的制备方法是按以下步骤完成的：一、铸造：以纯Al、纯Mg、纯Sb和Al
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Cu中间合金Al
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Ag中间合金、Al
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Mn中间合金、Al
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Zr中间合金、Al
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Be中间合金、Al
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Cr中间合金为原料，依次经熔炼和铸造，得到铸造合金；所述铸造合金中Cu的质量分数为5％～6％，Mg的质量分数为0.2％～1.0％，Ag的质量分数为0.2～0.5％，Mn的质量分数为0.2～0.4％，Zr的质量分数为0.2～0.4％，Sb的质量分数为0.2～0.3％，Be的质量分数为0.2～0.3％，Cr的质量分数为0.1～0.2％，余量为Al，且Cu、Mg、Ag、Mn、Zr、Sb、Be和Cr的总质量分数≤10％；二、均匀化处理：将铸造合金置于电阻加热炉中进行均匀化处理，得到均匀化处理后合金；三、机械加工：将均匀化合金车掉氧化皮，加工成指定尺寸。四、挤压变形：分别先对均匀化处理后合金和挤压模具进行预热处理，得到预热处理合金和预热处理挤压模具，然后将预热处理合金放入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍俊，沈现猛，李喆，姚玉，战桂芳，王婷婷，王广彦，徐海波，丁岩，杨焕军，王仁武，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：