專利名稱：一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的高強度鋁合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及鑄鋁合金，尤其是一種加入 Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金與鋼鐵相比具有比強度高、比剛度高、導(dǎo)熱性好、耐蝕性好等優(yōu)點，與鈦合金、鎂合金相比具有資源儲量大、成本低、工藝性能好的優(yōu)勢，因此鋁合金在航天航空工業(yè)、 高速列車、汽車工業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域大量的推廣和應(yīng)用，是理想的輕量化材料。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，到2010年，雖然每輛汽車中的鋁合金用量已達到150Kg/輛但應(yīng)用方向主要是殼體類鑄件，應(yīng)用種類多為共晶或亞共晶鋁硅合金，而汽車中的支架類零件仍多為球墨鑄鐵QT400-18、QT400-15、QT450-10、QT500-7，其力學(xué)性能以QT450-10為例，即抗拉強度強度> 450Mpa，斷后延伸率> 10%，在耐高溫、耐腐蝕、高強、高韌、以及高延展性方面明顯不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，所制備的鋁合金具有耐高溫、耐腐蝕、高強、 高韌以及高延展性的特性。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，包括細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的制備及高強度鋁合金的制備，具體步驟是A、Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的制備方法(1)將過200 300目金屬鉺粉、銅米以及破碎好的、金屬銻充分?jǐn)嚢杈鶆颍糜谏靶湍＞咧校?2)取溫度800-850 V的純鋁液澆入上述模具中，立即進行攪拌以形成半固態(tài)坯料，待上述半固態(tài)坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 1 0. 5mm的薄片，即得到 Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料薄片，備用；B、高強度鋁合金的制備方法(1)取雜質(zhì)鐵、硅的含量均小于0. 15%且其它雜質(zhì)總和小于0.05%的重熔鋁錠放于預(yù)熱爐中，在200 300°C的預(yù)熱爐中預(yù)熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至 700 750°C時進行精煉打渣；(2)按照復(fù)合坯料薄片與重熔鋁錠重量比0. 8 1. 2 10的比例加入坯料薄片， 并充分?jǐn)嚢?，熔體在700 750°C溫度下保溫1 2小時；(3)進行二次打渣除氣精煉，精煉后將浮渣處理干凈，并靜置10 15min ；；(4)在700 720°C進行鑄造，并取試樣檢測；
(5)檢測合格后成品包裝入庫。而且，所述Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的制備方法中，金屬鉺粉銅米金屬銻純鋁液的重量比例為1 5 1 5 0. 2 1 30 50。而且，所述銅米制成直徑0. 6mm、長3mm的形狀。本發(fā)明取得的有益效果如下1、本合金材料具有高強高韌經(jīng)檢測力學(xué)性能達到球磨鑄鐵QT450-10材料標(biāo)準(zhǔn)， 國標(biāo)金屬型單鑄試棒的抗拉強度達到430Mpa以上，延伸率9%以上，硬度平均值HB彡125。2、本合金在T5狀態(tài)下，國標(biāo)金屬型單鑄試棒的抗拉強度最大值可以達到470Mpa， 最小值為438Mpa，試樣抗拉強度的最小值為最大值的93% ；延伸率最大值16. 3%，最小值為13. 5%，硬度的最大值HB = 133，最小值HB = 126 ；由此看出本合金產(chǎn)品性能穩(wěn)定。3、本合金對材料要求不是很高，不用增加材料成本。4、本合金中的合金元素的獲得沒有使用中間合金材料，與傳統(tǒng)鋁合金制造方法相比去掉了中間合金的熔煉環(huán)節(jié)，降低能耗與燒損的同時減少了污染，總生產(chǎn)成本降低了 20%以上，可替代球墨鑄鐵用于汽車中的支架類零件，突破汽車全鋁化的瓶頸。5、本合金的變質(zhì)細化復(fù)合材料是由半固態(tài)坯料擠壓制得的，因此合金元素的細化變質(zhì)效果及潤濕性都非常好、合金性能具有突破性的提高。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。實施例1 一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，步驟是(1)將鉺粉用200目篩子篩選剔除較大顆粒，過篩的鉺粉置于^rC烘干爐內(nèi)預(yù)熱烘干1. 5小時，取出烘干后的鉺粉放于通風(fēng)處自然冷卻至室溫備用；(2)用破碎機將金屬銻破碎成直徑1 3mm的碎塊備用；(3)將35公斤備用鉺粉，35公斤銅米，8公斤破碎好的金屬銻共同放入預(yù)熱爐里， 在250°C的爐溫下烘干預(yù)熱2小時；(4)將預(yù)熱好的鉺粉、銅米和金屬銻充分?jǐn)嚢杈鶆蛑糜谏靶湍＞咧校?5)取825°C的純鋁液400Kg澆入上述模具中并立即攪拌，形成半固態(tài)坯料，待上述半固態(tài)坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 3mm的坯料薄片即可備用；(6)取雜質(zhì)鐵、硅的含量均小于0. 15%，其它雜質(zhì)總和小于0.05%的重熔鋁錠放于預(yù)熱爐中，在200-300°C的預(yù)熱爐中預(yù)熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至 730°C時進行精煉打渣；(7)稱取坯料薄片20Kg、重熔鋁錠重量205Kg入爐加熱熔化，當(dāng)爐料全部熔化后， 充分?jǐn)嚢瑁?8)繼續(xù)升溫至740 V時停止加熱，熔體在700 740°C溫度下保溫2小時；(9)用自動噴粉機采用氬氣流2m3/h)將精煉劑(HGJ-2無鈉清渣劑)送入熔體中進行二次除氣精煉打渣；
(10))靜置 15min ；(11)在725°C進行鑄造，并取試樣檢測；通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金力學(xué)性能抗拉強度為440Mpa，延伸率為
14.4%，硬度平均值HB = 127。實施例2 一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，步驟是(1)將鉺粉用300目篩子篩選剔除較大顆粒，過篩的鉺粉置于^rC烘干爐內(nèi)預(yù)熱烘干1. 5小時，取出烘干后的鉺粉放于通風(fēng)處自然冷卻至室溫備用；(2)用破碎機將金屬銻破碎成直徑1 3mm的碎塊備用；(3)將40公斤備用鉺粉、40公斤銅米、9公斤破碎好的金屬銻共同放入預(yù)熱爐里， 在300°C的爐溫下烘干預(yù)熱3小時；(4)將預(yù)熱好的鉺粉、銅米和金屬銻充分?jǐn)嚢杈鶆蛑糜谏靶湍＞咧校?5)取850°C的純鋁液400Kg澆入上述模具中并立即攪拌，形成半固態(tài)坯料，待上述半固態(tài)坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 2mm的坯料薄片即可，備用；(6)取雜質(zhì)鐵、硅的含量均小于0. 15%，其它雜質(zhì)總和小于0. 05%的重熔鋁錠放于預(yù)熱爐中，在200 300°C的預(yù)熱爐中預(yù)熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至 725 °C時進行精煉打渣；(7)稱取坯料薄片30Kg、重熔鋁錠重量比310Kg入爐加熱熔化，當(dāng)爐料全部溶化后，充分?jǐn)嚢瑁?8)繼續(xù)升溫至740°C時停止加熱，熔體在700-730°C溫度下保溫1. 5小時；(9)用自動噴粉機采用氬氣流2m3/h)將精煉劑(HGJ-2無鈉清渣劑)送入熔體中進行二次打渣除氣精煉，精煉后將浮渣處理干凈；(10)靜置 IOmin ；(11)在715°C進行鑄造，并取試樣檢測；(12)檢測合格后成品包裝入庫。通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金力學(xué)性能抗拉強度為465Mpa，延伸率為
15.8%，硬度平均值HB = 132。下面以添加普通鋁基中間合金的ZLlOl鋁合金錠和加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半
固態(tài)復(fù)合坯料的高強韌鋁合金錠為例，對比現(xiàn)有技術(shù)各項性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，其特征在于包括細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的制備及高強度鋁合金的制備，具體步驟是A、A1+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的制備方法(1)將過200 300目金屬鉺粉、銅米以及破碎好的、金屬銻充分?jǐn)嚢杈鶆?，置于砂型模具中?2)取溫度800-850°C的純鋁液澆入上述模具中，立即進行攪拌以形成半固態(tài)坯料， 待上述半固態(tài)坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 1 0. 5mm的薄片，即得到 Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料薄片，備用；B、高強度鋁合金的制備方法(1)取雜質(zhì)鐵、硅的含量均小于0.15%且其它雜質(zhì)總和小于0. 05%的重熔鋁錠放于預(yù)熱爐中，在200 300°C的預(yù)熱爐中預(yù)熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至700 750°C時進行精煉打渣；(2)按照復(fù)合坯料薄片與重熔鋁錠重量比0.8 1.2 10的比例加入坯料薄片，并充分?jǐn)嚢?，熔體在700 750°C溫度下保溫1 2小時；(3)進行二次打渣除氣精煉，精煉后將浮渣處理干凈，并靜置10 15min；；(4)在700 720°C進行鑄造，并取試樣檢測；(5)檢測合格后成品包裝入庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，其特征在于所述Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的制備方法中，金屬鉺粉銅米金屬銻純鋁液的重量比例為1 5 1 5 0. 2 1 30 50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，其特征在于所述銅米制成直徑0. 6mm、長3mm的形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料高強度鋁合金的制備方法，步驟是A、Al+Cu+Er+Sb細化變質(zhì)半固態(tài)復(fù)合坯料的制備；B、高強度鋁合金的制備。本合金材料具有高強高韌經(jīng)檢測力學(xué)性能達到球磨鑄鐵QT450-10材料標(biāo)準(zhǔn)，國標(biāo)金屬型單鑄試棒的抗拉強度達到430Mpa以上，延伸率9％以上，硬度平均值HB≥125；合金中的合金元素的獲得沒有使用中間合金材料，與傳統(tǒng)鋁合金制造方法相比去掉了中間合金的熔煉環(huán)節(jié)，降低能耗與燒損的同時減少了污染，總生產(chǎn)成本降低了20％以上，可替代球墨鑄鐵用于汽車中的支架類零件，突破汽車全鋁化的瓶頸。
文檔編號C22F1/04GK102383007SQ20111034273
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者李志琴, 王如芬, 田紅杰, 翟盼盼, 霍慧娟 申請人:天津立中合金集團有限公司