一种Al-Yb-Zr耐热铝合金及其热处理工艺，属于合金技术领域。纯铝基体中加入了0.07-0.25%（重量百分比）的Yb，0.15-0.3%（重量百分比）的Zr，以及其它不可避免的杂质。该合金的固溶时效热处理工艺包括以下步骤，首先在620±10℃固溶20～30小时，随后水淬到室温，然后在150～575℃之间每隔25℃等时时效3小时。本发明专利技术由于采用了Yb和Zr复合微合金化，具有非常显著的时效强化效果，相对Al-Er合金提高了时效强化效果和热稳定性，相对Al-Zr合金则使得时效析出的过程明显加速，而且该合金具有较好的热稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种经过微合金化的铝合金材料及其热处理工艺，属于金属合金
技术介绍
铝合金强度和导电率提高之间存在相互矛盾之处，提高强度必然要提高合金元素的含量或者提高加工变形量，而合金元素含量的提高和加工量的提高都将使电导率下降。同时，一般耐热合金导线中Zr的添加虽然能够提高合金的耐热性能，但是Zr含量较低的Al-Zr合金的时效强化效果较差，其对强度提高的作用并不明显；增加Zr元素的含量能够起到一定的析出强化作用，但合金的导电率显著下降。这意味着强度和耐热性的提高都将使电导率相应下降。因此要得到高强度、高耐热性能、高导电率三者结合的铝合金导体材料，则必须要找到一种新的导向合金成分及其制备方法，在添加很少量的合金元素的条件下就能析出大量均匀弥散分布、且具有热稳定性的强化相。近年来，国内外大量学者对稀土元素在铝合金中的作用做了大量的研究。这些研究主要集中在La、Ce、Y、Sc、Zr和混合稀土对铝合金的的影响，其中对稀土元素Sc研究最为深入，在Al-Si系、Al-Zn-Mg系及Al-Mg系等铝合金中添加Sc均取得了令人满意的研究结果。然而，添加Sc 大大增加了铝合金的生产成本，使含Sc铝合金在工业中的应用受到了限制。将Yb加入到铝合金中，能生成与Al3Sc作用相同的Ll2结构的Al3Yb相，可以提高铝合金的再结晶温度，更能有效的起到细晶强化和弥散强化等积极作用，提高铝合金的综合使用性能。而且Yb的价格比较便宜，在铝合金中添加少量的Yb元素不会大幅度提高生产成本，能够广泛应用于工业生产中。然而，在常规铸锭冶金的凝固过程中Yb在铝合金中的固溶度有限，限制了其作用的进一步提高。通过复合添加其它能够生成Ll2结构析出相的合金元素有可能提高析出密度，从而进一步发挥合金化的作用。除了 Sc以外，Zr是一种能够生成亚稳Ll2结构析出相的合金元素，但是Zr本身的析出过程非常缓慢，尤其是成份较低的情况下需要几千个小时才能充分析出。Zr和Yb复合微合金化后,在Al3Yb相的诱导下有可能使得其析出过程提前。因此Yb，Zr复合有可能充分发挥各自的作用，起到良好的合金化效果。本专利技术正是在基于以上考虑的情况下，设计了 Al-Yb-Zr合金，寻找其合适的成份范围和相应的热处理工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过复合微合金化的方法，寻找Yb和Zr协同发挥强化作用的成分范围，对铝或者铝合金基体起到强化作用，从而提高铝合金的性能。本专利技术所提供的Al-Yb-Zr合金，其特征在于纯铝基体中加入了 0.12 0.25%(重量百分比)的Yb，0.15 0.3% (重量百分比)的Zr，以及其它不可避免的杂质。该合金的制备方法是在熔炼铝的过程中加入AlYb和AlZr中间合金来实现，熔炼温度为780±10°C，到达熔炼温度后保温30分钟，然后用铁模浇铸，铸锭随后进行固溶时效热处理，其工艺包括以下步骤:首先在620±10°C固溶20 30小时，随后水淬到室温，然后在150°C (400 575) °C之间进行等时时效，具体过程为从150°C起每增加25°C保温3h后取样，例如150°C /3h取第一个样，150°C /3h+175°C /3h取第二个样，150 °C /3h+1755°C /3h+200/3h取第三个样，依次类推直到在(400 575) °C结束，在此(400 575) °C内的某一温度可以产品符合要求,如最大硬度值。本专利技术由于采用了 Yb和Zr复合微合金化，具有非常显著的时效强化效果，如附图1所示，相对Al-Yb合金提高了时效强化效果和热稳定性，相对Al-Zr合金则使得时效析出的过程明显加速，而且该合金具有较好的热稳定性。附图说明图1:150 575°C之间每隔25°C等时3小时时效曲线；图2:S4号合金的再结晶曲线。具体实施例方式实例1:采用石墨坩埚熔炼和铁模铸造制备合金铸锭，所用原料为纯铝和Al_3Yb和Al-4Zr中间合金，熔炼温度为780± 10°C。到达熔炼温度后保温30分钟，然后用铁模浇铸。制备了 5种不同成份的合金，通过XRF测试了其实际成分，如下表I所示。其中SI和S2样品分别为Al-Yb和Al-Zr 二元合金，用作对比。表I实验合金成份权利要求1.一种Al-Yb-Zr合金，其特征在于，纯铝基体中加入了 O. 07-0. 25% (重量百分比)的Yb,O. 15-0. 3% (重量百分比)的Zr，以及其它不可避免的杂质。2.权利要求I所述的Al-Yb-Zr合金的固溶时效热处理工艺，其特征在于包括以下步骤，首先在620±10°C固溶20 30小时，随后水淬到室温，然后在150°C (400 575) V之间进行等时时效，具体过程为从150°C起每增加25°C保温3h后，直到在(400 575) V结束。全文摘要一种Al-Yb-Zr耐热铝合金及其热处理工艺，属于合金
纯铝基体中加入了0.07-0.25%(重量百分比)的Yb，0.15-0.3%(重量百分比)的Zr，以及其它不可避免的杂质。该合金的固溶时效热处理工艺包括以下步骤，首先在620±10℃固溶20～30小时，随后水淬到室温，然后在150～575℃之间每隔25℃等时时效3小时。本专利技术由于采用了Yb和Zr复合微合金化，具有非常显著的时效强化效果，相对Al-Er合金提高了时效强化效果和热稳定性，相对Al-Zr合金则使得时效析出的过程明显加速，而且该合金具有较好的热稳定性。文档编号C22F1/04GK103255319SQ20131008431公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日专利技术者聂祚仁, 文胜平, 高坤元, 黄晖 申请人:北京工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Al?Yb?Zr合金，其特征在于，纯铝基体中加入了0.07?0.25%（重量百分比）的Yb，0.15?0.3%（重量百分比）的Zr，以及其它不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：聂祚仁，文胜平，高坤元，黄晖，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。