一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法及6061铝合金技术

本发明专利技术涉及铝合金制备技术领域，具体涉及一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法及6061铝合金。本发明专利技术在制备6061铝合金的过程中加入了Al～Zr合金和Al～Sc合金，即掺杂了Zr和Sc，能改善6061铝合金的微观组织，提高合金强度。本申请简化了传统方法制备的热处理工艺，只需进行均匀化处理和时效处理两步，却提高了6061铝合金的强度和塑性。镁材在中间合金融化降温之后加入，能减少镁锭烧损，使镁的含量更加准确，进行了二次精炼，精炼次数更多，所得到的6061铝合金杂质更少。通过本发明专利技术所提供方法制备得到的6061铝合金，其抗拉强度达到300MPa，显著优于传统方案制备得到的6061铝合金。显著优于传统方案制备得到的6061铝合金。显著优于传统方案制备得到的6061铝合金。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法及6061铝合金


[0001]本专利技术涉及铝合金制备
，具体涉及一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法及6061铝合金。

技术介绍

[0002]6061铝合金具有优异的强度、良好的抗腐蚀性能、可焊性强、优良的成型性能、成本低等优点，在航天、航海、航空、交通运输等众多领域得到广泛的应用。
[0003]传统制备6061铝合金的步骤大致是：首先，将铝放入坩埚熔铝炉中加热熔化；然后，加入Mg、Al～Mn合金、Al～Si合金和Al～Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；接着，用铝合金精炼剂精炼一段时间进行除气除杂处理，扒去铝合金液表面的浮渣后，再静置一段时间；然后，用金属型模具铸造成6061得到铝合金；最后，对铝合金进行均匀化处理、固溶处理和时效退火处理得到6061铝合金。
[0004]通过上述传统方法制备的6061铝合金的力学性能不佳，其抗拉强度仅有260Mpa，容易出现变形问题，且现有技术制备的铝合金杂质过多。

技术实现思路

[0005]为了解决传统方法制备得到的6061铝合金抗拉强度不佳的的技术问题。本专利技术提供一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法。具体如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法，包括如下步骤：
[0007]S100，将铝材升温至795℃～810℃融化得到铝液；
[0008]S200，将铝液降温至765℃～780℃，搅拌并保持温度恒定，然后在铝液中加入中间合金，中间合金包括Al～Si合金、Al～Mn合金、Al～Cu合金、Al～Zr合金和Al～Sc合金，充分搅拌后得到融液；
[0009]S300，将步骤S200得到的融液降温至745℃～760℃进行第一次精炼处理，然后在融液中加入镁材，待镁材融化后搅拌融液；
[0010]S400，将融液降温至710℃～720℃静置5～10分钟，后冷凝得到铸态铝合金；
[0011]S500，对步骤S400得到的铝合金进行均匀化处理，均匀化处理的温度为545℃～555℃，处理时长为9.7～10.3小时；
[0012]S600，对步骤S500得到的铝合金进行时效处理得到6061铝合金，时效处理的温度为215℃～225℃，处理时长为5.8～6.2小时。
[0013]进一步的是，步骤S200中加的中间合金为Al～20Si(3.0％～3.5％)、Al～10Mn(1.4％～1.6％)、Al～50Cu(0.6％～0.8％)、Al～10Zr(1.5％～2.5％)、Al～2Sc(7.5％～12.5％)。
[0014]进一步的是，步骤300中加入镁材融化搅拌溶液后进行第二次精炼处理。
[0015]进一步的是，步骤S300加入除渣除气剂实现第一次精炼处理和第二次精炼处理。
[0016]进一步的是，所述除渣除气剂为C2Cl6。
[0017]进一步的是，步骤S300中，加入镁后，迅速将镁按入融液底部，并用覆盖剂进行覆盖。
[0018]进一步的是，步骤S400中，将融液降温至710℃～720℃后静置5～10分钟后，倒入预热的模具中冷凝得到铝合金。
[0019]进一步的是，模具的预热温度为280℃～300℃。
[0020]进一步的是，步骤S100所使用的铝材为纯铝，步骤S300所使用的镁为纯镁。
[0021]第二方面，本申请提供一种掺杂钪的6061铝合金，该6061铝合金采用上述掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法制得，元素质量百分比为：0.15％～0.25％Sc，0.15％～0.25％Zr，1.0％～1.2％Mg，0.6％～0.7％Si，0.3％～0.4％Cu，0.14～0.16％Mn，余量为Al。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本申请在制备6061铝合金的过程中加入了Al～Zr合金和Al～Sc合金，即掺杂了Zr和Sc，能改善6061铝合金的微观组织，提高合金强度。本申请简化了传统方法制备的热处理工艺，只需进行均匀化处理和时效处理两步，却提高了6061铝合金的强度和塑性。镁材在中间合金融化降温之后加入，能减少镁锭烧损，使镁的含量更加准确，进行了二次精炼，精炼次数更多，所得到的6061铝合金杂质更少。通过本申请所提供方法制备得到的6061铝合金，其抗拉强度达到300MPa，显著优于传统方案制备得到的6061铝合金。
附图说明
[0024]图1是本申请方法流程图；
[0025]图2是本申请制备得到的6061铝合金的金相图；
[0026]图3是本申请实施例1至实施例6分别在铸态、均匀化处理后、时效处理后6061铝合金硬度对比图；
[0027]图4是本申请实施例1和实施例4在均匀化处理后的硬度对比图，以及实施例1和实施例4在均匀化处理后额外增加固溶处理，固溶处理后的硬度对比图；
[0028]图5是本申请实施例4所制备得到的6061铝合金在电子万能试验机上进行常温单向拉伸试验过程的应力
‑
延伸率折线图；
[0029]图6是本申请实施例1和实施例4在均匀化处理过程中硬度
‑
时间图；
[0030]图7是本申请实施例1和实施例4在时效处理过程中硬度
‑
时间图；
[0031]图8按照本方法掺杂0.2％Sc、0.2％Zr和未掺杂Sc、Zr的两种情况下分别在555℃均匀化处理+180℃时效处理、555℃均匀化处理+200℃时效处理、555℃均匀化处理+220℃时效处理、555℃均匀化处理+260℃时效处理、555℃均匀化处理+300℃时效处理以及555℃均匀化处理+320℃时效处理条件下得到的各个6061铝合金的硬度图对比图。
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步具体说明，以便对本专利技术的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。但是，需要说明的是，对这些实施方式的说明是示意性的，并不构成对本专利技术的具体限定。
[0033]为了便于理解本申请的专利技术构思，现介绍如下：
[0034]6061铝合金因具有优异的强度、良好的抗腐蚀性等优点得到广泛的应用。
[0035]传统方案制备的6061铝合金综合力学性能不佳，其抗拉强度仅有260Mpa。传统制备6061铝合金的步骤大致是：首先，将铝放入坩埚熔铝炉中加热熔化；然后，加入镁、Al～Mn合金、Al～Si合金和Al～Cu合金，搅拌熔化成铝合金液；接着，用铝合金精炼剂精炼一段时间进行除气除杂处理，扒去铝合金液表面的浮渣后，再静置一段时间；然后，用金属型模具铸造成6061得到铝合金；最后，对铝合金进行均匀化处理、固溶处理和时效退火处理得到6061铝合金。
[0036]固溶处理一方面能使合金中的Mg、Si、Mn、Cu等溶质原子溶入铝基体中，便于后续的时效处理，另一方面可以通过固溶处理调节合金组织，使合金晶粒细小均匀。但申请人发现取消固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：S100，将铝材升温至795℃～810℃融化得到铝液；S200，将铝液降温至765℃～780℃，搅拌并保持温度恒定，然后在铝液中加入中间合金，中间合金包括Al～Si合金、Al～Mn合金、Al～Cu合金、Al～Zr合金和Al～Sc合金，充分搅拌后得到融液；S300，将融液降温至745℃～760℃进行第一次精炼处理，然后在融液中加入镁材，待镁材融化后搅拌融液；S400，将融液降温至710℃～720℃静置5～10分钟，后冷凝得到铸态铝合金；S500，对铸态铝合金进行均匀化处理，均匀化处理的温度为545℃～555℃，处理时长为9.7～10.3小时；S600，对铸态铝合金进行时效处理得到6061铝合金，时效处理的温度为215℃～225℃，处理时长为5.8～6.2小时。2.根据权利要求1所述的一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法，其特征在于：步骤S200中加的中间合金为Al～20Si(3.0％～3.5％)、Al～10Mn(1.4％～1.6％)、Al～50Cu(0.6％～0.8％)、Al～10Zr(1.5％～2.5％)、Al～Sc(7.5％～12.5％)。3.根据权利要求1所述的一种掺杂钪和锆制备6061铝合金的方法，其特征在于：步骤300镁材融化搅拌融液后还进行第二次精炼处理。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建国，郑江涛，黄炼，郑革，张德闯，姚锦华，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：