本發(fā)明涉及一種稀土合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種調(diào)控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法。

背景技術(shù)：

稀土La是鋼鐵材料中常用的添加劑，具有細化凝固組織，凈化鋼液，提高材料抗氧化性能等作用。但是冶煉添加過程中，稀土La在高溫條件下極易氧化燒損，導致實際收得率很低。由于Al的抗氧化能力強，倘若采用向鋼中同時添加Al和La的方法可以有效降低La的氧化燒損。特別是針對高鋁鋼而言，這樣的方法不僅添加了合金原料，同時降低了稀土La的燒損。因此，工業(yè)上采用添加鋁基二元稀土合金Al-La合金的方法代替直接添加稀土La。

目前，現(xiàn)有Al-La合金產(chǎn)品以金屬塊和金屬錠為主。在實際使用過程中，為方便Al-La合金的運輸、添加和儲存，一種主要的可行方法是將Al-La合金加工成線型材料。線型材料生產(chǎn)過程中的拉拔性能與材料的塑性和抗拉強度密切相關(guān)。由于Al-La合金中La在Al基體中容易分布不均，并且形成許多大而脆的稀土金屬化合物，會導致材料的力學性能明顯降低?，F(xiàn)有生產(chǎn)工藝方法生產(chǎn)的Al-La合金塑性差，不易拉拔，并且合金中大量存在脆性稀土金屬相，拉拔過程中極易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，嚴重影響Al-La合金線的生產(chǎn)。因此，提出一種調(diào)控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法，對未來Al-La合金線的生產(chǎn)、應用和推廣具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有生產(chǎn)工藝方法生產(chǎn)的Al-La合金塑性差，不易拉拔，并且合金中大量存在脆性稀土金屬相，拉拔過程中極易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，嚴重影響Al-La合金線的生產(chǎn)的不足問題，提供一種調(diào)控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法，通過成分、凝固組織和工作溫度的控制，綜合改善Al-La合金力學性能，有利于Al-La合金線的生產(chǎn)，進而促進Al-La合金線的開發(fā)和應用推廣。

一種調(diào)控Al-La合金抗拉強度和塑性的方法，其特征在于，采用金屬Al和金屬La為原料，經(jīng)真空熔煉、攪拌、拉拔等工藝制備成品Al-La合金。所述金屬Al中Al的含量≥99％，金屬La中La的含量≥95％，金屬Al和金屬La的質(zhì)量比為(7.2～10.4):1，控制金屬Al和金屬La的比例，在熔煉爐內(nèi)經(jīng)預定熔煉溫度熔化后，使所述Al-La合金中La的含量為8wt％-11wt％。經(jīng)攪拌使金屬Al和La之間相互充分溶解，以使冷卻后的所述Al-La合金凝固組織為α-Al+Al₁₁La₃共晶相和初生α-Al相，其中所述初生α-Al相含量為5％-30％；該組織條件下可保證Al-La合金中擁有8wt％-11wt％La含量的同時仍具有斷面收縮率30％以上的良好塑性。

進一步，采用真空感應爐熔煉，控制真空度≤60Pa，盡可能降低冶煉過程中原料的氧化；

進一步，熔煉溫度≥930℃，達到熔煉溫度后，采用電磁攪拌工藝攪拌≥3min，使金屬Al和金屬La完全熔化并且相互充分溶解，進而最終成品Al-La合金凝固組織中無單相金屬La存在；

進一步，所述最終成品Al-La合金在進行拉拔加工時，控制工作溫度在200℃-300℃，該溫度范圍保證Al-La合金在拉拔過程中兼具斷面收縮率30％以上的良好塑性和60MPa以上的抗拉強度，有利于Al-La合金線的生產(chǎn)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法條件下，控制最終成品Al-La合金凝固組織主要為α-Al+Al₁₁La₃共晶相和初生α-Al相，且初生α-Al相含量范圍為5％-30％，使擁有8wt％-11wt％La含量的Al-La合金仍具有斷面收縮率30％以上的良好塑性；同時，控制拉拔工作溫度在200℃-300℃，使Al-La合金在良好塑性基礎(chǔ)上具有一定的抗拉強度；以上有益效果明顯改善Al-La合金的力學性能，有利于加工Al-La合金線，便于其在鋼鐵生產(chǎn)中的應用，用以提高鋼中Al和La的收得率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鑄態(tài)樣品Al-10La合金在電鏡下觀察到的凝固組織；

圖2是本發(fā)明鑄態(tài)樣品Al-15La合金在電鏡下觀察到的凝固組織；

圖3是本發(fā)明鑄態(tài)樣品Al-20La合金在電鏡下觀察到的凝固組織；

圖4是本發(fā)明鑄態(tài)樣品Al-10La合金與Al-15La合金、Al-20La合金不同溫度下斷面收縮率變化的對照圖；

圖5是本發(fā)明鑄態(tài)樣品Al-10La合金與Al-15La合金、Al-20La合金不同溫度下抗拉強度變化的對照圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

采用純度為99.99％的高純金屬Al塊和純度為99.9％的高純金屬La為原料，按金屬Al與金屬La質(zhì)量比為8.1:1的比例放入已完成洗爐操作的真空感應爐中，抽真空至真空度2Pa。

將真空感應爐溫度升至熔煉溫度1000℃，達到熔煉溫度后，采用電磁攪拌工藝攪拌3min，使金屬La完全熔化且金屬Al和La之間相互充分溶解。

待攪抖充分后，將Al-La合金熔體澆注于預先準備在真空感應爐內(nèi)的石墨坩堝中，洗注時鋁液進入型腔的流速遵循先慢-中快-后慢的原則；澆注完成后，待其自然冷卻至室溫，得到Al-La合金鑄錠。

經(jīng)成分檢測，所制Al-La合金的La含量為10wt％(Al-10La合金)，滿足本發(fā)明方法的成分要求。

為方便對比本發(fā)明方法的有益效果，采用以上相同的熔煉工藝方法，按金屬Al與金屬La質(zhì)量比分別為5.1:1和3.6:1的比例，冶煉獲得La含量分別為15wt％和20wt％的Al-La合金鑄錠(Al-15La合金和Al-20La合金)，不滿足本發(fā)明方法的成分要求。

由附圖1可發(fā)現(xiàn)，Al-10La合金凝固組織為α-Al+Al₁₁La₃共晶相和初生α-Al相，初生α-Al相所占比例約為12％，滿足本發(fā)明方法的組織要求。

由附圖2和3可發(fā)現(xiàn)，Al-15La合金和Al-20La合金凝固組織為α-Al+Al₁₁La₃共晶相和初生Al₁₁La₃相，其中Al-15La合金中初生Al₁₁La₃呈現(xiàn)條狀，Al-20La合金中初生Al₁₁La₃呈現(xiàn)顆粒狀，不滿足本發(fā)明方法的組織要求。

在200℃下進行拉拔測試，如附圖4和5可知，Al-10La合金斷面收縮率為35％，抗拉強度為95MPa，塑性和抗拉強度明顯好于Al-15La和Al-20La合金。

實施例2

采用與實施例1相同的實施過程，與實施例1不同的是在250℃下進行拉拔測試，其它保持不變。

由附圖4和5可知，250℃下進行拉拔測試，Al-10La合金斷面收縮率為45％，塑性進一步提升，抗拉強度為80MPa，塑性和抗拉強度仍明顯好于Al-15La和Al-20La合金。

實施例3

采用與實施例1相同的實施過程，與實施例1不同的是在300℃下進行拉拔測試，其它保持不變。

由附圖2和3可知，300℃下進行拉拔測試，Al-10La合金斷面收縮率為60％，體現(xiàn)出高塑性，抗拉強度為65MPa，塑性和抗拉強度仍明顯好于Al-15La和Al-20La合金。

實施例4

采用與實施例1相同的熔煉工藝方法，原料金屬Al與金屬La質(zhì)量比為7.2:1，得到La含量為8wt％的Al-La合金鑄錠，其凝固組織為α-Al+Al₁₁La₃共晶相和初生α-Al相，初生α-Al相所占比例約為30％，滿足本發(fā)明方法的成分和組織要求。

實施例5

采用與實施例1相同的熔煉工藝方法，原料金屬Al與金屬La質(zhì)量比為10.4:1，得到La含量為11wt％的Al-La合金鑄錠，其凝固組織為α-Al+Al₁₁La₃共晶相和初生α-Al相，初生α-Al相所占比例約為5％，滿足本發(fā)明方法的成分和組織要求。