一种高强度导电的Al-Si-Mg-Zr-Er铝合金及制备方法技术

本申请公开了一种高强高导电的Al

【技术实现步骤摘要】
一种高强度导电的Al
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Si
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Mg
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Zr
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Er铝合金及制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料
，尤其涉及一种高强度导电的Al
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Si
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Mg
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Zr
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Er铝合金及制备方法。

技术介绍

[0002]目前，由于铝合金具有密度低，比强度高、电阻率低、导热率高、易于成型等诸多优点，使得铝合金在汽车工业和电力运输上的研究和应用备受关注。使用铝合金可以大幅减少汽车车身的自重，对整车的轻量化具有重要意义。而在电力运输方面，以6系Al
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Si
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Mg合金为例，6101和6201铝合金等商用6000系导电铝合金已经在电力传输等领域得到推广应用。6系铝合金是以Mg和Si为主要合金元素，可时效析出Mg2Si强化相，属于可热处理强化型铝合金，也是一种中强度导电铝合金。但是，铝合金导体材料机械性能与导电性能之间的矛盾一直以来没有得到很好地解决，铝合金在一些使用环境较为恶劣的情况下不能满足其使用性能，因此，合理的调控合金的成分并优化加工工艺是必不可少的。
[0003]公开号为CN 115198213 B的中国专利技术专利申请《一种调控铝合金电导率与力学性能的复合形变热处理方法》公布了一种形变热处理复合的加工工艺。该专利技术针对6101变形铝合金，首先对铸造制备坯锭进行均匀化处理，然后热轧获得一定厚度的板材，冷却后在室温下进行冷轧，对轧制变形板材进行快速固溶水淬，获得饱和固溶体，而后进行中间预时效，出炉后立即进行多道次变温轧制(轧制过程中自然冷却，冷却速度先快后慢)，最后再进行最终时效。电导率可达60％IACS屈服强度范围为175～230MPa，可以实现电导率和力学性能的同步提升。
[0004]上述技术涉及到变形铝合金的形变热处理工艺，基于形变热处理可以调控合金相结构，从而保证其优异的力学性能和电导率。但对于汽车工业等领域其强度要求更高，本专利技术旨在寻求一种高强高导电的铝合金以期满足其要求，因此在上述涉及到变形铝合金的形变热处理工艺的基础上，优化了合金成分，改变了工艺参数，从而对合金的力学性能和电导率进行了调控。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高强度导电的Al
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Si
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Mg
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Zr
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Er铝合金及制备方法，以期可以提高Al
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Mg
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Si系合金的力学性能和电导率，更好的满足汽车工业等领域对高性能铝合金的需求。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种高强高导电的Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er合金，该铝合金包括以下质量百分比的成分：Mg 0.65～0.8％，Si 0.7～1％，Zr 0.1～0.15％，Er 0.10～0.3％，余量为A1和不可避免的其他杂质。
[0008]本专利技术的技术原理：
[0009]通过添加微量的过渡族以及稀土等元素可以影响合金的析出行为，进而可以显著
提高铝合金的综合性能。在Al中加入了Zr和Er，Zr元素会与铝形成A13Zr，当它弥散、细小地析出时，作为异质形核核心，阻碍加热时再结晶的形核，从而细化铝合金的晶粒，但过量的Zr元素会对合金的电导率造成不利影响，因此控制了Zr元素的添加量，Er元素可以使铝合金成分过冷增大，细化晶粒，减少合金中的气体和夹杂，提高铝合金的强度以及导电性，同时Er可以和Zr形成更加细小，弥散分布的Al3(Zr，Er)复合相，提高合金的强度及耐热性。研究发现，复合添加两种或两种以上的微合金化元素可以更好地发挥微合金化元素的作用，并可以减少贵重金属元素的使用量，从而降低成本。
[0010]通过优化合金元素种类和含量，采用科学的熔炼、铸造与形变热处理工艺，使多种合金能充分融入铝合金中并相互作用，同时控制合金元素的存在形态和铝合金的组织结构，使铝合金在具有优良机械性能的同时，具有良好的导电性能，进一步提高铝合金在汽车工业和电力运输领域的应用。
[0011]本专利技术还提供一种高强高导电的Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er合金的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：制备合金锭板
[0013](1)配料：按照合金元素的质量百分比，称取铝锭、镁锭、Al
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20Si合金、A1
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10Zr合金、A1
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10Er合金为原材料；
[0014](2)熔化：将铝锭加热熔化，随后加入镁锭、A1
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20Si合金、A1
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10Zr合金、A1
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10Er合金进行熔炼形成铝合金熔液；
[0015](3)精炼浇铸：用精炼剂对铝合金熔液进行精炼，以进行炉内除杂处理，将铝合金熔液浇铸形成锭板；
[0016]步骤2：对锭板进行均匀化处理、一次轧制、一次热处理、二次轧制、二次热处理得到Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er铝合金。
[0017]进一步地，步骤(2)中熔炼温度为720～780℃。
[0018]进一步地，步骤2中均匀化处理是将步骤1所得的锭板加热至490～540℃并保温8～14h，然后炉冷至室温，去除氧化皮并铣面。
[0019]进一步地，步骤2中一次轧制是将均匀化处理后的锭板在430～480℃下保温1～3h后，进行三道次热轧，在热轧的每个道次后，均将热轧板在430～480℃下保温10～60min，热轧后，将板材经430～480℃中间退火1～2h后，进行三个道次冷轧。
[0020]进一步地，步骤2中一次热处理是将经一次轧制后所获得的合金板材依次进行固溶处理和高温时效处理。
[0021]进一步地，所述固溶处理是将热轧中间退火再冷轧的板材至于520～570℃保温1～2h，然后水淬。
[0022]进一步地，所述高温时效是将固溶处理后的板材在380～420℃保温1～2h。
[0023]进一步地，步骤2中二次轧制是根据合金板材的实际厚度及设备情况，设定高温时效合金的轧制变形量为60～80％，采用多道次轧制工艺，每道次变形量控制在15～20％。
[0024]进一步地，步骤2中二次热处理是将经二次轧制变形后所获得的合金板材进行低温时效处理，所述低温时效是将板材在170～210℃时效2～6h，得到最终的Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er铝合金。
[0025]本专利技术的有益效果体现在：
[0026]1.本专利技术通过复合微合金化，合理设计其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高导电的Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er合金，其特征在于：该铝合金包括以下质量百分比的成分：Mg0.65～0.8％，Si0.7～1％，Zr0.1～0.15％，Er0.10～0.3％，余量为A1和不可避免的其他杂质。2.一种根据权利要求1所述的高强高导电的Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备合金锭板(1)配料：按照合金元素的质量百分比，称取铝锭、镁锭、Al
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20Si合金、A1
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10Zr合金、A1
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10Er合金为原材料；(2)熔化：将铝锭加热熔化，随后加入镁锭、A1
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20Si合金、A1
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10Zr合金、A1
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10Er合金进行熔炼形成铝合金熔液；(3)精炼浇铸：用精炼剂对铝合金熔液进行精炼，以进行炉内除杂处理，将铝合金熔液浇铸形成锭板；步骤2：对锭板进行均匀化处理、一次轧制、一次热处理、二次轧制、二次热处理得到Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er铝合金。3.根据权利要求2所述的高强高导电的Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中熔炼温度为720～780℃。4.根据权利要求2所述的高强高导电的Al
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Mg
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Si
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Zr
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Er合金的制备方法，其特征在于：步骤2中均匀化处理是将步骤1所得的锭板加热至490～540℃并保温8～14h，然后炉冷至室温，去除氧化皮并铣面。5.根据权利要求2所述的高强高导电的Al
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Mg
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Si
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【专利技术属性】
技术研发人员：李玲，刘磊磊，李乘波，费良帅，侯慧兵，潘玟玟，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：