一种高强度高韧性铝合金及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度高韧性铝合金及其制造方法，按照质量百分比，所述铝合金的元素组成为：Si 6.8

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高韧性铝合金及其制造方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料
，具体来说，涉及一种高强度高韧性铝合 金及其制造方法。

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、船舶及化学工业中得到广泛应用。随着科学技术以及工业经济 的飞速发展，铝合金的需求日益增多，随着现在科学技术的不断提高，铝合金 的性能也必需随之提高，才能满足人们对产品越来越高的要求。
[0003]随着科学技术的发展，对铝合金的强度、韧性和耐腐蚀性的要求日益提高， 现有的Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu系列铝合金在获得良好的韧性和耐蚀性的同时往往会使强 度下降，使铝合金制品在服役的过程中失效，限制了其应用；在维持铝合金高 强度的同时，提高材料的韧性和耐腐蚀性，是铝合金研究领域中重要的课题之 一。
[0004]鉴于此，申请人通过对现有的铝合金的组成成分及制造工艺进行了改进， 提供了一种具有高强度高韧性的铝合金产品，满足市场的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高强度高韧性铝合金及其制造方法，通过选择 Si、Zr、Ni、Mg、Mo、Yb、Cr、Mn、Ti、B、Cu等元素作为铝合金的组成元素， 并调节了各元素的含量，同时优化了铝合金的制造工艺，从而使制得铝合金具 有强度高、韧性好、耐腐蚀性和耐热性优异。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种高强度高韧性铝合金，按照质量百分比，所述铝合金的元素组成为： Si 6.8
‑
7.5，Zr 3.0
‑
5.0，Ni 0.5
‑
1.0，Mg 0.35
‑
0.45，Mo 0.18
‑
0.25，Yb0.18
‑
0.25，Cr 0.15
‑
0.22，Mn 0.12
‑
0.16，Ti 0.10
‑
0.15，B 0.08
‑
0.12，Cu0.05
‑
0.1，余量为Al。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，按照质量百分比，所述铝合金的元素组成为： Si 7.0
‑
7.3，Zr 3.8
‑
4.5，Ni 0.7
‑
0.9，Mg 0.39
‑
0.41，Mo 0.20
‑
0.22，Yb0.20
‑
0.22，Cr 0.17
‑
0.20，Mn 0.14
‑
0.15，Ti 0.13
‑
0.14，B 0.10
‑
0.11，Cu0.07
‑
0.09，余量为Al。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，按照质量百分比，所述铝合金的元素组成为： Si 7.1，Zr 4.1，Ni 0.8，Mg 0.40，Mo 0.21，Yb 0.21，Cr 0.19，Mn 0.15， Ti 0.13，B 0.11，Cu 0.08，余量为Al。
[0010]另外，本专利技术还提供了上述高强度高韧性铝合金的制造方法，包括如下步 骤：
[0011](1)按照权利要求1所述的铝合金的化学成分进行配料，首先分别将Zr、 Ni、Mo、Cr、Yb等金属按照一定比例投入盛有铝熔体的熔炼炉中，按照不同合 金元素的熔点进行升温熔炼，并用石墨转子搅拌均匀，形成Al
‑
Zr、Al
‑
Ni、 Al
‑
Mo、Al
‑
Cr、Al
‑
Yb中间合金，得到合金熔体。
[0012](2)将电解铝液、铝锭、再生铝等原料转入熔炼炉中，将步骤(1)所得 的合金熔体倒入熔炼炉中，将铝合金熔体温度加热至740
‑
760℃，得到铝合金 液A；
[0013](3)将铝合金液A温度升高至830
‑
850℃，然后向铝合金液A中加入Al
‑
Si、 Mg、Al
‑
Mn、Cu元素，搅拌熔化后得到铝合金液B，熔化后对铝合金液B进行持 续保温磁力搅拌40
‑
50min；
[0014](4)待铝合金液B温度降低至770
‑
790℃时，并在充分的搅拌状态下加入 Ti、B元素，持续搅拌并加入打渣剂，然后降温至730
‑
740℃，进行扒渣后保温 静置1.5
‑
2h，得到铝合金液C；
[0015](5)选用纯度为99.9％的氩气对熔化炉内铝合金液C喷吹精炼20
‑
30min， 将表面的铝渣扒出；随后再次搅拌、精炼、扒渣；
[0016](6)将熔化炉内的铝合金液C排至静置炉内，降低铝液温度至710
‑
720℃， 静置30min；
[0017](7)对铝合金液C进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添 加的元素或中间合金；
[0018](8)将步骤(7)中添加元素或中间合金的铝合金液C流入到熔炉中，将 补加元素金属和中间合金溶解于铝液中，充分扩散吸收得到铝合金液D；
[0019](9)将粉状无钠精炼剂喷入到铝合金液D中，利用氩气作为精炼气体，进 行炉内精炼，精炼时间为30
‑
40min，精炼后扒渣，扒渣后再静置15
‑
20min；
[0020](10)将静置后的铝合金液D依次通过除气机系统、双级陶瓷过滤板、管 式过滤箱，进行在线除气过滤处理；
[0021](11)将除气过滤后的铝合金液D半连续铸造成铝合金铸锭；
[0022](12)将铝合金铸锭加热均匀化处理两次，急速冷却至室温；
[0023](13)将步骤(12)处理后的铝合金铸锭加热至480
‑
500℃，采用挤压机 对铝合金铸锭进行挤压，挤压速度3
‑
4m/min、挤压比60
‑
70、模具温度 450
‑
460℃，挤压成型，挤压后立即进行强风冷却；
[0024](14)将步骤(13)处理后的铝合金进行时效处理，随炉冷却后得到成品。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(4)中的打渣剂是由氟钛酸钾、氟硼 酸锌、氟化钙和纳米碳酸钙组成，且氟钛酸钾、氟硼酸锌、氟化钙和纳米碳酸 钙的重量比为30
‑
40:10
‑
20:7:3。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(10)中的除气机系统的旋转速度为 350
‑
450r/min、N2流量为4
‑
5m3/h。
[0027]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤(10)中过滤用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高韧性铝合金，其特征在于，按照质量百分比，所述铝合金的元素组成为：Si 6.8
‑
7.5，Zr 3.0
‑
5.0，Ni 0.5
‑
1.0，Mg 0.35
‑
0.45，Mo 0.18
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0.25，Yb 0.18
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0.25，Cr 0.15
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0.22，Mn 0.12
‑
0.16，Ti 0.10
‑
0.15，B 0.08
‑
0.12，Cu 0.05
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0.1，余量为Al。2.根据权利要求1所述的高强度高韧性铝合金，其特征在于，按照质量百分比，所述铝合金的元素组成为：Si 7.0
‑
7.3，Zr 3.8
‑
4.5，Ni 0.7
‑
0.9，Mg 0.39
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0.41，Mo 0.20
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0.22，Yb 0.20
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0.22，Cr 0.17
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0.20，Mn 0.14
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0.15，Ti 0.13
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0.14，B 0.10
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0.11，Cu 0.07
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0.09，余量为Al。3.根据权利要求2所述的高强度高韧性铝合金，其特征在于，按照质量百分比，所述铝合金的元素组成为：Si 7.1，Zr 4.1，Ni 0.8，Mg 0.40，Mo 0.21，Yb 0.21，Cr 0.19，Mn 0.15，Ti 0.13，B 0.11，Cu 0.08，余量为Al。4.一种根据权利要求1所述的高强度高韧性铝合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照权利要求1所述的铝合金的化学成分进行配料，首先分别将Zr、Ni、Mo、Cr、Yb等金属按照一定比例投入盛有铝熔体的熔炼炉中，按照不同合金元素的熔点进行升温熔炼，并用石墨转子搅拌均匀，形成Al
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Zr、Al
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Ni、Al
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Mo、Al
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Cr、Al
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Yb中间合金，得到合金熔体。(2)将电解铝液、铝锭、再生铝等原料转入熔炼炉中，将步骤(1)所得的合金熔体倒入熔炼炉中，将铝合金熔体温度加热至740
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760℃，得到铝合金液A；(3)将铝合金液A温度升高至830
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850℃，然后向铝合金液A中加入Al
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Si、Mg、Al
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Mn、Cu元素，搅拌熔化后得到铝合金液B，熔化后对铝合金液B进行持续保温磁力搅拌40
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50min；(4)待铝合金液B温度降低至770
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790℃时，并在...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：山东创新合金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：