一种高强度ZL114A铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于合金铸造技术领域，具体涉及一种高强度ZL114A铝合金及其制备方法；其是由主要材料和辅料组成；所述的主料为：Al99.95、Mg99.90、AlSi12A、AlMn10、纯度为99.95％的银粉、AlBe3、AlCu50、变质剂、纳米晶孕育剂；辅料为：99.99％的氩气、PUREAL LP 101A环保型铝合金溶剂；炉料按质量比计为：Si7.0％

【技术实现步骤摘要】
一种高强度ZL114A铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金铸造
，具体涉及一种高强度ZL114A铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]ZL114A属航空、航天领域应用十分广泛的高强度铸造铝合金，在HB962中，ZL114A在T6状态下要求σ
b
≥300MPa，σ
0.2
≥220MPa，δ5≥4％。随着航空航天产品技术指标的提升，对构件的力学性能也提出了更高的要求，要求σ
b
≥320MPa，σ
0.2
≥280MPa，δ5≥4％。仅达到航空标准已无法满足性能要求，需进一步提高材料的力学性能指标。
[0003]目前铝合金精炼一般采用单纯氩气或者六氯乙烷+氩气的工艺。单纯氩气精炼处理的合金液，在纯净度上难以满足高性能铸件的使用要求，而采用六氯乙烷会产生有毒有害气体和粉尘，污染环境，有害人体健康。
[0004]铸造铝合金的力学性能，很大程度上取决于所制备材料的质量，要进一步提高材料的力学性能，需从材料的配制及熔炼过程控制上入手，进一步细化晶粒组织，减少夹杂及含气量，提高环保性。采用现有通用熔炼技术显然无法达到指标要求。
[0005]现有一些针对提高铝合金强度的技术研究，如公告号为CN112831700B的专利文件公开了一种接触网用高强度耐腐蚀铝合金及其制备方法，合金成分按质量百分数包括：Si：0.98
‑
1.35％、Mg：1.7
‑
2.2％、Cu：0.045
‑<br/>0.087％、Fe：0.04
‑
0.11％、Zn：0.01
‑
0.037％、Cr：0.1
‑
0.16％、Mn：0.47
‑
0.53％、Ti：0.01
‑
0.05％、Zr：0.1
‑
0.15％、Sn：0.04
‑
0.09％、Te+Sb：0.013
‑
0.025％、Sc+Be：0.05
‑
0.12％、Ag+Sr+Y：0.2
‑
0.8％、余量为Al。其制备方法为：将各原料熔炼铸造成铸锭后，将铸锭在460
‑
470℃下保温2
‑
4h，在520
‑
548℃下保温2
‑
5h，再在555
‑
570℃下保温3
‑
7h，然后冷却至室温，挤压后淬火得到坯件，再将得到的坯件进行热处理得到所述接触网用高强度耐腐蚀铝合金。此技术所用材料为变形铝合金，合金元素种类多，成本高，制成坯料后必须进行挤压后才可使用。该材料为变形铝合金，只能通过机加制作零件，无法用于铸件生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决上述问题，提供了一种高强度ZL114A铝合金及其制备方法。
[0007]具体是通过以下技术方案来实现的：
[0008]1、一种高强度ZL114A铝合金，其是由主要材料和辅料组成；
[0009]所述的主料为：Al99.95、Mg99.90、AlSi12A(中间合金)、AlMn10(中间合金)、纯度为99.95％的银粉、AlBe3(中间合金)、AlCu50(中间合金)、变质剂、纳米晶孕育剂；辅料为：99.99％的氩气、PUREAL LP 101A环保型铝合金溶剂；炉料中各成分按质量分数计为：Si7.0％
‑
7.2％、Mg0.55％
‑
0.65％、Ti0.10％
‑
0.20％、Sr0.03％
‑
0.06％、Be0.05％
‑
0.08％、Cu0.03％、Mn0.03％、Ag0.03％、Al为余量。
[0010]进一步，所述的变质剂为AlSr10；所述的纳米晶孕育剂为AlTi2.5C0.3B0.3。
[0011]2、上述高强度ZL114A铝合金的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)将Al99.95锭及AlSi12A中间合金锭切割成4Kg以下的小块，并将所有主料进行预热，预热温度为300
‑
400℃，保温2
‑
3h；
[0013](2)PUREAL LP 101A环保型铝合金溶剂采用烘箱烘干，烘干温度100℃～150℃，时间不小于1.5h；以炉料质量百分比1.0
‰
～2.0
‰
的比例称取烘干后的环保型铝合金溶剂；
[0014](3)将坩埚预热至500
‑
600℃，再将预热好的Al99.95、AlSi12A依次装炉；炉料全部熔化后，加入AlMn10、AlCu50中间合金，搅拌1min～2min；
[0015](4)将合金液温度调节至650
‑
680℃，加入AlBe3中间合金，待完全熔化后搅拌1min～2min；
[0016](5)将合金液温度升至680℃～710℃，将Mg99.90用钟罩压入合金液，轻轻搅动至熔完为止；再将银粉用铝箔包好，压入金属液内，轻微搅动至完全熔化；
[0017](6)调节温度至710℃～730℃，加入AlSr10变质剂，搅拌熔化；
[0018](7)调节温度至700℃～720℃，加入铝合金纳米晶孕育剂，捞底搅拌熔化后再搅拌1min～2min使其充分均匀分布；
[0019](8)调节合金液温度至720℃～730℃，加入PUREAL LP 101A环保型铝合金溶剂，下降铝合金精炼设备石墨转子，石墨转盘伸入金属液面以下150mm
‑
300mm，顺时针搅拌，转速设定为300r/min～500r/min，搅拌时间1min～2min；
[0020](9)调节合金液温度至720℃～730℃，采用铝合金精炼设备进行氩气精炼处理；转速设定为300r/min～500r/min，气体流量10L/min
‑
20L/min，精炼时间5
‑
15min；
[0021](10)静置3
‑
5min后，根据铸件要求的浇注温度对合金液的温度进行调整，然后进行撇渣、浇注即得到高强度ZL114A铝合金。
[0022]进一步，在整个熔炼过程中，合金液的温度不得超过740℃。整个熔炼过程应尽量缩短，特别是精炼后至浇注完毕的时间更要严格控制，精炼后至浇注完毕不超过30min。
[0023]综上所述，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过加入AlTi2.5C0.3B0.3纳米晶孕育剂，通过同时生成的Al4C3粒子及TiB2粒子，作为晶粒结晶的核心，提高合金结晶能力，细化合金晶粒组织。在材料中加入Cu、Mn及Ag元素，提高材料固熔强化及时效析出强化的效果，从而提高材料最终力学性能。合金熔炼时，以PUREAL LP 101A环保型铝合金溶剂代替六氯乙烷，在保证对合金熔体除渣除气效果的前提下，相比六氯乙烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度ZL114A铝合金，其特征在于，其是由主要材料和辅料组成；所述的主料为：Al99.95、Mg99.90、AlSi12A、AlMn10、纯度为99.95％的银粉、AlBe3、AlCu50、变质剂、纳米晶孕育剂；辅料为：99.99％的氩气、PUREAL LP 101A环保型铝合金溶剂；炉料中各成分按质量分数计为：Si7.0％
‑
7.2％、Mg0.55％
‑
0.65％、Ti0.10％
‑
0.20％、Sr0.03％
‑
0.06％、Be0.05％
‑
0.08％、Cu0.03％、Mn0.03％、Ag0.03％、Al为余量。2.如权利要求1所述的一种高强度ZL114A铝合金，其特征在于，所述的变质剂为AlSr10；所述的纳米晶孕育剂为AlTi2.5C0.3B0.3。3.如权利要求1所述的一种高强度ZL114A铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Al99.95锭及AlSi12A中间合金锭切割成4Kg以下的小块，并将所有主料进行预热，预热温度为300
‑
400℃，保温2
‑
3h；(2)PUREAL LP 101A环保型铝合金溶剂采用烘箱烘干，烘干温度100℃～150℃，时间不小于1.5h；以炉料质量百分比1.0
‰
～2.0
‰
的比例称取烘干后的环保型铝合金溶剂；(3)将坩埚预热至500
‑
600℃，再将预热好的Al9...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔光，胡健，刘怡乐，付英杰，谢懿，刘健，陈寅，杨明军，
申请(专利权)人：贵州航天风华精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：