一種高強度鋁合金及其鑄造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高強度鋁合金及其鑄造方法，鑄造方法：將Mg、Zn、Si、Mn、Cr、變質(zhì)組分、稀土混合物、Al單質(zhì)為原料并投入爐膛中，升溫至660℃～680℃；將形成的熔化鋁液加熱至700℃～720℃，并通入混合精煉氣體，加入固體混合精煉劑；將得到的精煉鋁液降溫并加入石墨碳纖維，低壓鑄錠在金屬型模中，淬冷至室溫；再升溫至330℃～400℃并保溫；油淬冷卻至200℃～250℃；然后再升溫至470℃～500℃并保溫；然后再水淬冷卻至210℃～250℃，最后自然冷卻至室溫，即得高強度鋁合金。本發(fā)明專利技術(shù)可以有效去除鋁液中含氣量和氧化物夾雜，提高鑄造鋁合金的結(jié)構(gòu)強度。

High strength aluminum alloy and casting method thereof

The invention discloses a high strength Aluminum Alloy and casting method, the casting methods: Mg, Zn, Si, Mn, Cr, metamorphic composition, rare earth mixture and Al elements as the raw materials and put into the furnace, heating to 660 to 680 DEG C; molten aluminum liquid formed by heating to 700 DEG C to 720 C, and introducing mixed refining gas, adding solid mixed refining agent; the refined aluminum liquid cooling and adding carbon fiber, low pressure casting in metal mold, quenching to room temperature; and then heated to 330 DEG to 400 DEG C and insulation; oil quenching cooling to 200 DEG to 250 DEG C; then up to 470 to 500 DEG C and heat preservation; then water quenching cooling to 210 DEG to 250 DEG C, finally cooled to room temperature. The high strength Aluminum Alloy. The invention can effectively remove the gas content and oxide inclusion in the aluminum liquid, and improve the structural strength of the cast aluminum alloy.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種高強度鋁合金及其鑄造方法
本專利技術(shù)涉及鑄造鋁合金領(lǐng)域，具體涉及一種高強度鋁合金及其鑄造方法。
技術(shù)介紹
鋁合金是目前世界上使用量最大的有色金屬。根據(jù)制備方法的不同，可以將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。而采用鑄造法是制備鋁合金最常用的合成制造方法。鋁元素在常壓下的熔點約為660℃，可以通過熔化鑄造成型的方法制備各種鋁合金，之后對鋁合金進(jìn)行鍛造等金屬加工處理，從而獲得各種鋁合金型材。鑄造鋁合金的組成成分中主要含有硅、銅、鎂、鋅等四種金屬元素，引入這些元素可以提高鋁合金的耐蝕性、耐熱性、鑄造性能和力學(xué)性能，使鑄造鋁合金具有比較優(yōu)秀的綜合性能，從而廣泛應(yīng)用在承受載荷的結(jié)構(gòu)部件中。通過鑄造方法制造鋁合金時，由于金屬鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，很容易在鑄錠中形成氧化物夾雜，而使鋁合金的結(jié)構(gòu)強度和力學(xué)性能顯著下降，影響產(chǎn)品使用而導(dǎo)致報廢，極大地浪費了資源。中國專利CN201110231744.0公開了一種鑄造鋁硅合金及強化方法，其獲得的鑄造鋁硅合金中含有硅、鋅、鎂、銅和錳元素，通過熔煉工藝和熱處理過程制成了一種鋁硅合金。但是該專利僅使用了單一精煉劑，不能有效地去除氧化物夾雜，對于鋁合金強度增加作用不明顯。因此，針對鑄造鋁合金中氧化物夾雜導(dǎo)致鋁合金強度降低的問題，需要專利技術(shù)一種能夠有效去除鋁液中含氣量和氧化物夾雜的鑄造方法，從而提高鑄造鋁合金的結(jié)構(gòu)強度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對上述問題，提供一種高強度鋁合金及其鑄造方法。本專利技術(shù)解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種高強度鋁合金，由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：Mg8.2％～11.5％，Zn7.5％～8.7％，Si0.75％～1.2％，Mn0.65％～0.9％，Cr0.1％～0.25％，變質(zhì)組分0.15％～0.32％，稀土混合物0.02％～0.1％，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步地，變質(zhì)組分由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Na20％～37％，B30％～45％，Ti12％～20％，Zr8％～17％。進(jìn)一步地，稀土混合物由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：La30％～50％，Eu20％～30％，Ce30％～40％。進(jìn)一步地，不可避免的雜質(zhì)中：Fe的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≤0.05％。本專利技術(shù)的另一專利技術(shù)目的，在于提供一種上述高強度鋁合金的鑄造方法，包括以下步驟：步驟S1，爐料熔煉：將火焰爐爐膛內(nèi)去除油污和殘渣，徹底干燥去除水分，將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Mg、Zn、Si、Mn、Cr、變質(zhì)組分、稀土混合物、Al單質(zhì)投入爐膛中，以10℃/min～30℃/min的升溫速率升溫至660℃～680℃，加熱保溫15min～20min，靜置5min～10min，去除浮渣，形成熔化鋁液；步驟S2，鋁液精煉：將步驟S1中得到的熔化鋁液繼續(xù)以2℃/min～5℃/min的升溫速率加熱至700℃～720℃，以30L/min～80L/min的速率流量向熔化鋁液中通入混合精煉氣體，通入10min～25min，之后向熔化鋁液中加入固體混合精煉劑，繼續(xù)保溫20min～30min，得精煉鋁液；步驟S3，時效處理：將步驟S2得到的精煉鋁液降溫至620℃～650℃，加入石墨碳纖維，混合均勻后，低壓鑄錠在金屬型模中，冷水淬冷至室溫，靜置1h～2h；再以3℃/min～10℃/min的升溫速率升溫至330℃～400℃，保溫2h～3h；油淬冷卻至200℃～250℃；然后再以8℃/min～15℃/min的升溫速率升溫至470℃～500℃，保溫4h～6h；然后再水淬冷卻至210℃～250℃，最后自然冷卻至室溫，即得所述高強度鋁合金。進(jìn)一步地，步驟S2中，混合精煉氣體由下述體積百分?jǐn)?shù)的氣體組成：Ar35％～42％，He22％～38％，N210％～20％，Cl28％～16％。進(jìn)一步地，步驟S2中，固體混合精煉劑由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：KCl30％～40％，NaCl20％～30％，NaF20％～25％，Na3AlF615％～20％。其中，Na3AlF6，即冰晶石，對于氧化鋁夾雜物具有良好的溶解作用，而且反應(yīng)生成的氣相三氯化鋁能夠有效迅速的帶動氧化鋁熔渣上浮，對于氧化物夾雜的去除效果明顯。進(jìn)一步地，步驟S3中，石墨碳纖維的楊氏模量為：225GPa～260GPa。進(jìn)一步地，步驟S3中，高強度鋁合金的在20℃～50℃條件下的屈服強度為380MPa～430MPa，抗拉強度為500MPa～540MPa。本專利技術(shù)的優(yōu)點是：1.本專利技術(shù)鑄造制得的鋁合金具有結(jié)構(gòu)強度高，屈服強度大，延展性好等優(yōu)良的力學(xué)特性，并且本專利技術(shù)采用的鑄造方法簡便易行，效果顯著，操控簡單；2.本專利技術(shù)以稀有氣體作為氣相載體，在熔化鋁液中通入氮氣和氯氣的混合氣體，能夠有效去除鋁液中溶解的氫氣等雜質(zhì)氣體，去除效果好，環(huán)境污染小，對于提高鋁合金鑄件的致密程度有重要意義，使鋁合金鑄件的結(jié)構(gòu)強度得以充分提高；3.本專利技術(shù)使用含有冰晶石的堿金屬氯化鹽固體精煉劑進(jìn)行鋁液精煉，冰晶石對于氧化鋁夾雜物具有良好的溶解作用，而且反應(yīng)生成的氣相三氯化鋁能夠有效迅速的帶動氧化鋁熔渣上浮，對于氧化物夾雜的去除效果明顯，另外使用了混合稀土和變質(zhì)元素對鋁合金進(jìn)行變質(zhì)處理，增加了固溶體強韌相結(jié)構(gòu)，排出夾雜和固溶強韌綜合作用使鋁合金力學(xué)強度得以顯著提高。具體實施方式以下對本專利技術(shù)的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本專利技術(shù)可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。實施例1一種高強度鋁合金，由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：Mg8.2％，Zn7.5％，Si0.75％，Mn0.65％，Cr0.1％，變質(zhì)組分0.15％，稀土混合物0.02％，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)；其中，變質(zhì)組分由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Na20％，B45％，Ti18％，Zr17％；稀土混合物由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：La30％，Eu30％，Ce40％；不可避免的雜質(zhì)中：Fe的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.02％。實施例2一種高強度鋁合金，由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：Mg11.5％，Zn8.7％，Si1.2％，Mn0.9％，Cr0.25％，變質(zhì)組分0.32％，稀土混合物0.1％，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)；變質(zhì)組分由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Na37％，B30％，Ti20％，Zr13％；稀土混合物由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：La50％，Eu20％，Ce30％；不可避免的雜質(zhì)中：Fe的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05％。實施例3一種高強度鋁合金，由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：Mg9.8％，Zn8.1％，Si1％，Mn0.77％，Cr0.17％，變質(zhì)組分0.22％，稀土混合物0.06％，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)；變質(zhì)組分由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Na36％，B44％，Ti12％，Zr8％；稀土混合物由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：La40％，Eu25％，Ce35％；不可避免的雜質(zhì)中：Fe的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.01％。實施例4一種高強度鋁合金的鑄造方法，包括以下步驟：步驟S1，爐料熔煉：將火焰爐爐膛內(nèi)去除油污和殘渣，徹底干燥去除水分，將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Mg、Zn、Si、Mn、Cr、變質(zhì)組分、稀土混合物、Al單質(zhì)投入爐膛中，以10℃/min的升溫速率升溫至660℃，加熱保溫15min，靜置5min，去除浮渣，形成熔化鋁液；步驟S2，鋁液精煉：將步驟S1中得到的熔化鋁液繼續(xù)以2℃/min的升溫速率加熱至700℃，以30本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種高強度鋁合金，其特征在于，由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：Mg?8.2％～11.5％，Zn?7.5％～8.7％，Si?0.75％～1.2％，Mn?0.65％～0.9％，Cr?0.1％～0.25％，變質(zhì)組分0.15％～0.32％，稀土混合物0.02％～0.1％，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高強度鋁合金，其特征在于，由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：Mg8.2％～11.5％，Zn7.5％～8.7％，Si0.75％～1.2％，Mn0.65％～0.9％，Cr0.1％～0.25％，變質(zhì)組分0.15％～0.32％，稀土混合物0.02％～0.1％，其余為Al和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度鋁合金，其特征在于，所述變質(zhì)組分由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：Na20％～37％，B30％～45％，Ti12％～20％，Zr8％～17％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度鋁合金，其特征在于，所述稀土混合物由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料組成：La30％～50％，Eu20％～30％，Ce30％～40％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度鋁合金，其特征在于，所述不可避免的雜質(zhì)中：Fe的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≤0.05％。5.一種根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的高強度鋁合金的鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1，爐料熔煉：將火焰爐爐膛內(nèi)去除油污和殘渣，徹底干燥去除水分，將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的Mg、Zn、Si、Mn、Cr、變質(zhì)組分、稀土混合物、Al單質(zhì)投入爐膛中，以10℃/min～30℃/min的升溫速率升溫至660℃～680℃，加熱保溫15min～20min，靜置5min～10min，去除浮渣，形成熔化鋁液；步驟S2，鋁液精煉：將步驟S1中得到的熔化鋁液繼續(xù)以2℃/min～5℃/min的升溫速率加熱至700℃～720℃，以30L/min～80L/min的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：洪錚錚，
申請(專利權(quán))人：泉州市中知信息科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：福建,35