一種耐低溫鋁合金型材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐低溫鋁合金型材及其制備方法，該合金按重量百分比組成為：Si0.3-0.5、Fe≤0.1、Cu1.5-2.5、Mn0.4-0.8、Mg0.8-1.4、Cr0.05-0.15、Zn0.2-0.3、Ni0.25-0.45、Mo0.15-0.25、Li0.3-0.6、Pd0.1-0.2、Eu0.05-0.1、Tb0.04-0.06，余量為Al。本發(fā)明鋁合金型材具有優(yōu)異的耐低溫性能，在20K低溫環(huán)境下仍保持較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，不易發(fā)生冷脆低溫轉(zhuǎn)變，抗疲勞性強(qiáng)，經(jīng)久耐用，可用于制造航天飛機(jī)、火箭動力裝置的液氫、液氧儲箱以及低溫超導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)支撐件。
【專利說明】一種耐低溫鋁合金型材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐低溫鋁合金型材及其制備方法，屬于鋁合金材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金型材具有強(qiáng)度高、重量輕、穩(wěn)定性強(qiáng)、耐腐蝕性好、可塑性好、變形量小、無污染、無毒，使用壽命長，回收性好等特點(diǎn)，是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶、建筑、裝修及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。其中航天飛機(jī)、火箭動力裝置的液氫(20K)、液氧(90K)儲箱以及低溫超導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)支撐件對鋁合金型材的耐低溫性能要求很高，然而現(xiàn)有市場上的鋁合金型材低溫下容易發(fā)生脆化現(xiàn)象，其強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能急劇降低，限制了其使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種耐低溫鋁合金型材及其制備方法，該鋁合金型材耐低溫溫度可達(dá)20K。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種耐低溫招合金型材，該合金按重量百分比組成為:Si 0.3-0.5、Fe < 0.1、Cu 1.5-2.5、Mn 0.4-0.8、Mg 0.8-1.4、Cr 0.05-0.15、Zn 0.2-0.3、Ni 0.25-0.45、Mo0.15-0.25、Li 0.3-0.6, Pd 0.1-0.2, Eu 0.05-0.1、Tb 0.04-0.06，余量為 Al。
[0005]本發(fā)明耐低溫鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(O按配方配比計算稱取爐料，取鋁錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)715-735 0C時，依次加入Al-25wt%Cu中間合金、Al_10wt%Mg中間合金、Al_lwt%Cr中間合金，待其全部熔化后，調(diào)溫至730-750°C，加入Al-5wt%Mn中間合金、Al_3wt%Zn中間合金、Al-2wt%Mo中間合金、Al-5wt%Li中間合金，攪拌10_15min后調(diào)溫至740_760°C，加入熔液重量2-3%的精煉劑，精煉15-20min后扒渣，調(diào)溫至725-745°C，加入其它剩余元素合金成分，攪拌15_20min后，取樣分析、調(diào)整至合格；然后以氣體流量為1.5-2.0L/min通80%Ar+10%Cl2+10% SF6除氣精煉15_20min，扒渣，靜置10_15min后取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注即可出爐澆注，澆注溫度為695-715? ；
(2)將得到的鑄坯進(jìn)行均勻化處理:以80-120°C/h升溫至160-220°C，保溫l_2h，再以100-150°C /h升溫至420-450°C，保溫5_10h，強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷至150_180°C，保溫l_2h，然后以150-2000C /h升溫至505-525°C，保溫12_16h，空冷至室溫；
(3)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為490-510°C，擠壓比為16-22:1，然后將擠出的型材進(jìn) 行固溶處理:先在440-480°C下保溫l_2h，再在500_520°C下保溫0.5_lh，然后置于(20±5)°C 10%NaCl鹽水中淬火鋁合金型材降溫至50°C以下，取出型材進(jìn)行時效處理:先在150-200°C下保溫8-12h，水冷至室溫，再在60-70°C下保溫15-20h，空冷至室溫，然后在100-120°C下保溫10_15h，水冷至室溫，最后在80-90°C下保溫12_16h，空冷至室溫。
[0006]所述精煉劑的制備方法如下:a、取以下重量份的原料:二氧化硅30-40、氯化鈉15-25、氟鋁酸鈉10-15、氟化鈣5-10、硫酸鈉12-18、硝酸鈉5_10、鋁粉8_14、白云石20-30、硅灰石10-15、凹凸棒土 10-15 ;b、將白云石、硅灰石、凹凸棒土分別粉碎過50-80目篩，混合均勻后在1160-1220°C下煅燒l_2h，水淬得破碎的顆粒，然后加水打漿制成濃度為40-50%的漿液，然后加入余下原料，1000-1500rpm高速研磨20_30min，然后將研磨后的漿液進(jìn)行流化床噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為160-180°C，流化床料層溫度94-98°C，噴槍壓力0.2-0.25MPa，得粒徑為1.5_3mm的精煉劑。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明鋁合金型材具有優(yōu)異的耐低溫性能，在20K低溫環(huán)境下仍保持較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，不易發(fā)生冷脆低溫轉(zhuǎn)變，抗疲勞性強(qiáng)，經(jīng)久耐用，可用于制造航天飛機(jī)、火箭動力裝置的液氫、液氧儲箱以及低溫超導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)支撐件。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例 一種耐低溫招合金型材，該合金按重量百分比組成為:Si 0.3-0.5、Fe < 0.1、Cu 1.5-2.5, Mn 0.4-0.8, Mg 0.8-1.4, Cr 0.05-0.15, Zn 0.2-0.3, Ni 0.25-0.45, Mo0.15-0.25, Li 0.3-0.6, Pd 0.1-0.2, Eu 0.05-0.UTb 0.04-0.06，余量為 Al。
[0009]耐低溫鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(O按配方配比計算稱取爐料，取鋁錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)725°C時，依次加入Al-25wt%Cu中間合金、Al-10wt%Mg中間合金、Al_lwt%Cr中間合金,待其全部熔化后，調(diào)溫至740°C，加入Al-5wt%Mn中間合金、Al_3wt%Zn中間合金、Al_2wt%Mo中間合金、Al-5wt%Li中間合金，攪拌15min后調(diào)溫至750°C，加入熔液重量2.5%的精煉劑，精煉20min后扒渣，調(diào)溫至735°C，加入其它剩余元素合金成分，攪拌15_20min后，取樣分析、調(diào)整至合格；然后以氣體流量為1.8L/min通80%Ar+10%Cl2+10% SF6除氣精煉20min，扒渣，靜置15min后取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注即可出爐澆注，澆注溫度為705°C ；
(2)將得到的鑄坯進(jìn)行均勻化處理:以100°C/h升溫至180°C，保溫lh，再以150°C /h升溫至440°C，保溫8h，強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷至150°C，保溫lh，然后以200°C /h升溫至515°C，保溫14h，空冷至室溫；
(3)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為500°C，擠壓比為18:1，然后將擠出的型材進(jìn)行固溶處理:先在460°C下保溫lh，再在520°C下保溫0.5h，然后置于25°C 10%NaCl鹽水中淬火鋁合金型材降溫至50°C以下，取出型材進(jìn)行時效處理:先在180°C下保溫10h，水冷至室溫，再在65°C下保溫18h，空冷至室溫，然后在110°C下保溫12h，水冷至室溫，最后在90°C下保溫14h，空冷至室溫。
[0010]所述精煉劑的制備方法如下:a、取以下重量份的原料:二氧化硅36、氯化鈉18、氟鋁酸鈉15、氟化鈣7、硫酸鈉14、硝酸鈉8、鋁粉12、白云石22、硅灰石15、凹凸棒土 10 ；b、將白云石、硅灰石、凹凸棒土分別粉碎過60目篩，混合均勻后在1180°C下煅燒2h，水淬得破碎的顆粒，然后加水打漿制成濃度為45%的漿液，然后加入余下原料，1500rpm高速研磨20min，然后將研磨后的漿液進(jìn)行流化床噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為170°C，流化床料層溫度95°C，噴槍壓力0.2MPa，得粒徑為2mm的精煉劑。[0011]經(jīng)檢驗(yàn)，所得鋁合金型材在20K溫度下的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度435MPa，屈服強(qiáng)度348Pa，伸長率 12.9% 。
【權(quán)利要求】
1.一種耐低溫鋁合金型材，其特征在于，該合金按重量百分比組成為:Si 0.3-0.5,Fe ( 0.1、Cu 1.5-2.5, Mn 0.4-0.8, Mg 0.8-1.4, Cr 0.05-0.15, Zn 0.2-0.3, Ni0.25-0.45, Mo 0.15-0.25、Li 0.3-0.6, Pd 0.1-0.2, Eu 0.05-0.UTb 0.04-0.06，余量為Al。
2.如權(quán)利要求1所述的耐低溫鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (O按配方配比計算稱取爐料，取鋁錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)715-735 0C時，依次加入Al-25wt%Cu中間合金、Al_10wt%Mg中間合金、Al_lwt%Cr中間合金，待其全部熔化后，調(diào)溫至730-750°C，加入Al-5wt%Mn中間合金、Al_3wt%Zn中間合金、Al-2wt%Mo中間合金、Al-5wt%Li中間合金，攪拌10_15min后調(diào)溫至740_760°C，加入熔液重量2-3%的精煉劑，精煉15-20min后扒渣，調(diào)溫至725-745°C，加入其它剩余元素合金成分，攪拌15_20min后，取樣分析、調(diào)整至合格；然后以氣體流量為1.5-2.0L/min通80%Ar+10%Cl2+10% SF6除氣精煉15_20min，扒渣，靜置10_15min后取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注即可出爐澆注，澆注溫度為695-715? ； (2)將得到的鑄坯進(jìn)行均勻化處理:以80-120°C/h升溫至160-220°C，保溫l_2h，再以100-150°C /h升溫至420-450°C，保溫5_10h，強(qiáng)風(fēng)風(fēng)冷至150_180°C，保溫l_2h，然后以150-2000C /h升溫至505-525°C，保溫12_16h，空冷至室溫； (3)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為490-510°C，擠壓比為16-22:1，然后將擠出的型材進(jìn)行固溶處理:先在440-480°C下保溫l_2h，再在500_520°C下保溫0.5_lh，然后置于(20±5)°C 10 %NaCl鹽水中淬火鋁合金型材降溫至50°C以下，取出型材進(jìn)行時效處理:先在150-200°C下保溫8-12h，水冷至室溫，再在60-70°C下保溫15-20h，空冷至室溫，然后在100-120°C下保溫10_15h，水冷至室溫，最后在80-90°C下保溫12_16h，空冷至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐低溫鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述精煉劑的制備方法如下:a、取以下重量份的原料:二氧化硅30-40、氯化鈉15-25、氟鋁酸鈉10-15、氟化鈣5-10、硫酸鈉12-18、硝酸鈉5-10、鋁粉8_14、白云石20-30、硅灰石10-15、凹凸棒土10-15 ;b、將白云石、硅灰石、凹凸棒土分別粉碎過50-80目篩，混合均勻后在1160-1220°C下煅燒l_2h，水淬得破碎的顆粒，然后加水打漿制成濃度為40-50%的漿液，然后加入余下原料，1000-1500rpm高速研磨20-30min,然后將研磨后的衆(zhòng)液進(jìn)行流化床噴霧造粒,進(jìn)風(fēng)溫度為160-180°C，流化床料層溫度94-98°C，噴槍壓力0.2-0.25MPa，得粒徑為1.5_3mm的精煉劑。
【文檔編號】C22C1/06GK103981411SQ201410141891
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】張新南 申請人:安徽乾通教育制造有限公司