專利名稱：一種Al-Er-Zr-Si鋁合金及熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含Si的Al-Er-Zr合金及熱處理工藝。
背景技術(shù)：
微合金化是提高鋁合金綜合性能的一種途徑。雖然微合金化元素的添加量一般少于0.5wt.%，但是這同樣大大提高了鋁合金的綜合性能。其中以Sc元素的微合金效果最為顯著，Sc能夠和Al形成納米相Al3Sc,當(dāng)和Zr復(fù)合添加時(shí)還能夠形成具有更好熱穩(wěn)定性的納米相A13(Sc，Zr)，它們可以有效地提高鋁合金的強(qiáng)度、再結(jié)晶溫度、抗蠕變性能等性能。但是Sc的價(jià)格昂貴，限制了其工業(yè)化應(yīng)用。Er元素是近年來發(fā)現(xiàn)的又一種有效的微合金化元素，和Sc類似它能夠和Al形成Al3Er,當(dāng)和Zr復(fù)合時(shí)也能形成具有更好熱穩(wěn)定的Al3(Er，Zr)相，它們同樣可以有效的提高鋁合金的綜合性能，并且其價(jià)格較Sc便宜。關(guān)于含Er鋁合金的專利有:一種鋁鉺合金(CN1161484C)、一種A1-Er合金導(dǎo)線材料及其制備方法(CN101418401B)、一種鋁餌合金導(dǎo)線的制備工藝(CN101736174B)、Al-Er-Zr合金及其時(shí)效強(qiáng)化工藝(CN102021443A)、一種高強(qiáng)、高導(dǎo)電率、耐熱鋁合金導(dǎo)體材料及其制備方法(CN102534318A)、一種耐熱鋁合金導(dǎo)休材料及其制備方法(CN102230113A)等。上述專利中Er的添加量都在0.1wt.%以上。雖然Er的價(jià)格較Sc便宜,但是Er是稀土元素,其價(jià)格相對(duì)一般的合金化元素而言還是較高。本發(fā)明針對(duì)Al-Er-Zr合金，通過添加一定量的Si元素，將Er的添加量降低到0.1wt.%以下，進(jìn)一步優(yōu)化了合金成分，在提高強(qiáng)度的同時(shí)進(jìn)一步降低了成本。本發(fā)明設(shè)計(jì)的Al-Er-Zr-Si合金，Er為0.05 0.07wt.%, Zr為0.2 0.3wt.%，Si為0.083 0.16wt.%，相對(duì)不含Si的Al-Er-Zr合金，峰值硬度提高約25%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于·尋找一種或幾種價(jià)格相對(duì)便宜的元素，通過復(fù)合微合金的方法，來提高鋁合金的強(qiáng)度。本發(fā)明所提供的Al-Er-Zr-Si合金,其特征在于,在Al-Er-Zr-Si合金中Er的含量 0.05wt.%-0.26wt.% (優(yōu)選 0.05wt.%-0.07wt.%)，Zr 的含量 0.2wt.%-0.3wt.%，Si 的含量 0.062-0.16wt.% (優(yōu)選 0.083 0.16wt.%)。一種Al-Er-Zr-Si合金優(yōu)選只有Al、Er、Zr、Si及不可避免的雜質(zhì)。該合金的制備方法是在熔煉鋁的過程中加入Al-Er、Al_Zr和Al-Si中間合金實(shí)現(xiàn)的，熔煉溫度為780V 800°C。到達(dá)熔煉溫度后保溫30分鐘，然后用鐵模澆鑄。隨后對(duì)鑄錠冷軋、固溶處理以及時(shí)效處理，固溶處理以及時(shí)效處理的具體工藝包括以下步驟:首先在640± 10°C固溶48小時(shí)，隨后水淬到室溫，然后在150 550°C之間進(jìn)行等時(shí)時(shí)效，時(shí)間間隔為2h。本發(fā)明優(yōu)化Er的添加量，并添加調(diào)整了 Si的含量，明顯提高了 Al-Er-Zr合金的時(shí)效強(qiáng)化效果，相比不含Si的合金硬度有了 25%的提升，并將Er含量降低到0.1wt.%以下，即提高了強(qiáng)度又降低了成本。


圖1:Al-0.05Er-0.3Zr_xSi 合金經(jīng)過 640°C保溫 48 小時(shí)后水淬，在 150_550°C每隔25°C進(jìn)行2小時(shí)時(shí)效的顯微硬度隨溫度的變化曲線；圖2:Al-0.07Er-0.2Zr_xSi 合金經(jīng)過 640°C保溫 48 小時(shí)后水淬，在 150_550°C每隔25°C進(jìn)行2小時(shí)時(shí)效的顯微硬度隨溫度的變化曲線；圖3:Al-Zr，Al-Er-Zr合金經(jīng)過640°C保溫48小時(shí)后水淬，在150-550°c每隔25°C進(jìn)行2小時(shí)時(shí)效的顯微硬度隨溫度的變化曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例:選擇A199.99高純鋁，Al_Zr、Al-Er和Al-Si中間合金含量分別是4%、6%和40% (質(zhì)量比)。首先熔化純鋁，待純鋁熔化后，放入中間合金，熔煉溫度780V 800°C，到達(dá)熔煉溫度后靜置30分鐘，然后鐵模澆鑄，所制備的合金元素組成見表I。將上述成分合金的鑄錠進(jìn)行冷軋，然后在640±10°C保溫48小時(shí)，水淬到室溫，然后在150-500°C之間每隔25 °C時(shí)效2小時(shí)，然后進(jìn)行顯微硬度測試。圖1為A1-0.05Er-0.3Zr-xSi合金在等時(shí)過程中顯微硬度隨溫度的變化曲線；圖2為A1-0.07Er-0.2Zr-xSi合金在等時(shí)過程中顯微硬度隨溫度的變化曲線；表I實(shí)例實(shí)驗(yàn)合金成分:
權(quán)利要求
1.一種Al-Er-Zr-Si合金，其特征在于，在Al-Er-Zr-Si合金中Er的含量0.05wt.%-0.26wt.%, Zr 的含量 0.2wt.%-0.3wt.%, Si 的含量 0.062-0.16wt.%。
2.按照權(quán)利要求1的一種Al-Er-Zr-Si合金，其特征在于，Er為0.05 0.07wt.%, Zr為 0.2 0.3wt.%，Si 為 0.083 0.16wt.%。
3.權(quán)利要求1所述的一種Al-Er-Zr-Si合金的固溶處理以及時(shí)效處理的方法，其特征在于，具體工藝包括以下步驟，首先在640±10°C固溶48小時(shí)，隨后水淬到室溫，然后在150 550°C之間進(jìn)行等時(shí)時(shí)效，時(shí)間間隔為2h。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，從150°C_175°C開始，每隔25°C等時(shí)時(shí)效2小時(shí)，時(shí)效到至 Ij 400 0C -450 0C。
全文摘要
一種Al-Er-Zr-Si鋁合金及熱處理工藝，屬于金屬合金技術(shù)領(lǐng)域。Al-Er-Zr-Si合金中Er的含量0.05wt.%-0.07wt.%，Zr的含量0.2wt.%-0.3wt.%，Si的含量0.062-0.16wt.%。首先在640±10℃固溶48小時(shí)，隨后水淬到室溫，然后在150～550℃之間進(jìn)行等時(shí)時(shí)效，時(shí)間間隔為2h。相對(duì)不含Si的Al-Er-Zr合金，峰值硬度提高約25％。
文檔編號(hào)C22F1/04GK103233147SQ20131016313
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者聶祚仁, 張義, 高坤元, 黃暉, 文勝平, 朱兆瑋 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)