【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，属于铝合金强韧化生产工艺。
技术介绍
1、得益于断层探针扫描(apt)、扫描透射电子显微镜(stem)等先进表征技术的发展，金属溶质原子团簇强化逐渐进入研究者的视野。研究团簇强化的机理，调控溶质原子团簇强化提高铝合金力学性能是目前研究难点和重点。由于磁场可以降低团簇形成能，同时可以改变熔体流动特性，创造团簇形成的能量起伏和结构起伏条件，因此广泛应用于铝合金团簇强韧化工艺中。
2、专利技术专利cn111155041b介绍了一种再生变形铝合金复合强韧化的方法，通过沿变形方向施加交变应力循环拉压，驱动位错运动析出第二相实现强化。此方法虽能通过控制位错运动调控原子空位团簇，但大变形处理使得铝合金出现加工硬化，韧性下降，且制备工艺复杂，经过循环冷热处理和拉压变形使得铝合金疲劳强度降低。
3、专利技术专利cn113061820b介绍了一种zl205a铝合金强韧化方法，通过多次冷轧和再结晶退火+固溶工艺强化铝合金。此方法工艺简单，但无法有效控制晶粒分布，且由于固溶温度限制，在低温下固溶度有限，强化效果不明显。
4、专利技术专利cn108796313b介绍了一种al-mg-si系变形铝合金及其强韧化处理方法，通过微波固溶和深冷处理提高铝合金硬度。该方法处理条件复杂，需要液氮深冷，处理难度过大。
5、综上所述，目前铝合金处理方法大致集中在形变强化、固溶+时效处理工艺。本专利技术从铝合金中溶质原子团簇的角度考虑，利用团簇自身的高比表面
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，采用团簇离子化与脉冲磁场处理结合以及磁场和铸造异步进行的工艺实现铝合金强韧化具体加工步骤如下：
2、(1)将si、mg、cu、zr、ni、al及不可避免的杂质进行熔炼得到铝合金熔体。
3、(2)通过激光蒸发设备对步骤(1)中得到的铝合金熔体进行激光照射处理，处理后熔体内形成纳米级别团簇。
4、(3)经过步骤(2)处理的铝合金熔体通入直流电。
5、(4)将经过步骤(3)处理的铝合金熔体金置于连续冷却铸造机并通入脉冲磁场，得到铝合金棒材，脉冲磁场的开放与铸造过程异步进行，通过脉冲磁场控制团簇分布均匀，通过脉冲磁场和铸造异步进行控制铸锭边部和心部晶粒大小一致。
6、(5)对经过步骤(4)处理的铝合金棒材进行水淬。
7、优选的，步骤(1)中si、mg、cu、zr、ni、al及不可避免的杂质总的质量百分比为100％，其中包含10％～12％si，1％～1.5％mg，3％～6％cu，2％～2.6％zr，2％～3％ni，余量为al及不可避免的杂质。
8、优选的，步骤(1)中熔炼温度为650～750℃。
9、优选的，步骤(2)中激光功率控制在30～50w，照射时间为30～50s。
10、优选的，步骤(3)中直流电压控制在10～30v，电流10～20μa，离子化过程的温度应低于形核温度500℃，控制在440～480℃时电离比较充分，反应时间控制在30～50ms。
11、优选的，步骤(4)中先进行铸造再通入脉冲磁场，当铸造长度在总长的25％～40％过程中开启磁场。
12、优选的，步骤(4)中磁场不直接接触熔体，磁场位于铝合金上方3～5mm处。
13、优选的，步骤(4)中磁感应强度控制在150～200mt，频率控制在40～60hz，脉冲间隔为20～40ms，正向脉冲占空比为15％，脉冲时间30～50s。
14、优选的，步骤(5)中水淬中水温20℃。
15、本专利技术的原理：在铝合金熔融态下施加脉冲磁场可以使α-al团簇形成降低，团簇数量增加。磁感应强度在熔体中的梯度分布会产生感应电流，改变熔体的粘度。由于磁场能量渗入导致团簇内部结构起伏，团簇的分解速率降低，团簇自发向临界尺寸转变，最终导致熔体中团簇数量增加；另一方面磁场对溶质原子产生极化效应，原子自发扩散增大局部空位浓度，促进团簇形成。
16、本专利技术的有益效果
17、(1)本专利技术是通过脉冲磁场调控铝合金溶质原子团簇形成，获得一定尺寸和数量的团簇，从而达到提高铝合金力学性能的目的。
18、(2)本专利技术采用了团簇离子化+脉冲磁场，在初生团簇处于活化高激发态时用外加磁场可以提高磁场改善效果，磁场处理极化熔体，改变团簇形核的能量起伏和结构起伏，控制团簇的数量和尺寸。
19、(3)本专利技术采用脉冲磁场和铸造异步进行的工艺，使得铸锭各个区域组织较为均匀。
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1.一种通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：采用团簇离子化与脉冲磁场处理结合以及磁场和铸造异步进行的工艺实现铝合金强韧化，具体加工步骤如下：
2.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(1)中Si、Mg、Cu、Zr、Ni、Al及不可避免的杂质总的质量百分比为100％，其中包含10～12％Si，1～1.5％Mg，3～6％Cu，2～2.6％Zr，2～3％Ni，余量为Al及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(1)中熔炼温度为650～750℃。
4.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(2)中激光功率控制在30～50W，照射时间为30～50s。
5.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(3)中直流电压控制在10～30V，电流10～20μA，离子化过程的温度应低于形核温度500℃，控制在440～480℃时电
6.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(4)中先进行铸造再通入脉冲磁场，当铸造长度在总长的25～40％过程中开启磁场。
7.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(4)中磁场不直接接触熔体，磁场位于铝合金上方3～5mm处。
8.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(4)中磁感应强度控制在150～200mT，频率控制在40～60Hz，脉冲间隔为20～40μs，正向脉冲占空比为15％，脉冲时间30～50s。
9.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(5)中水淬中水温20℃。
...【技术特征摘要】
1.一种通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：采用团簇离子化与脉冲磁场处理结合以及磁场和铸造异步进行的工艺实现铝合金强韧化，具体加工步骤如下：
2.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(1)中si、mg、cu、zr、ni、al及不可避免的杂质总的质量百分比为100％，其中包含10～12％si，1～1.5％mg，3～6％cu，2～2.6％zr，2～3％ni，余量为al及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(1)中熔炼温度为650～750℃。
4.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(2)中激光功率控制在30～50w，照射时间为30～50s。
5.根据权利要求1所述通过调控铝合金溶质原子团簇实现铝合金强韧化的工艺，其特征在于：步骤(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦贺，王凌岳，陈所坤，贺惊宝，李庆泓，曾新宇，李祖来，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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