本發(fā)明屬于鋁合金材料領域，尤其涉及一種高強度鋁合金材料及其制備方法。

背景技術：

鋁合金是以鋁為基體元素，然后加入一種或多種合金元素組成的合金，鋁合金的密度低，但強度比較高，而且具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性等，使得鋁合金材料在各行業(yè)中得到了較為廣泛的應用。

隨著對鋁合金材料研究的深入，現(xiàn)有鋁合金材料種類較多，各種鋁合金材料的性能也存在較大差異，對于現(xiàn)有鋁合金材料的強度性能這方面，表現(xiàn)尤為突出，在使用的過程中易發(fā)生斷裂、破碎的現(xiàn)象。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種高強度鋁合金材料及其制備方法，強度高，不易發(fā)生斷裂、破碎的現(xiàn)象。

本發(fā)明提供了一種高強度鋁合金材料，按重量百分比計由以下組分組成：

優(yōu)選地，所述鋯與所述鉬的質量比為(1.5～2.3):1。

優(yōu)選地，所述鈷、所述鈧的質量比為(1.8～2.6):1。

優(yōu)選地，所述不可避免的雜質為硫化物、碳化物、磷化物、氧化物的任意一種或多種混合。

本發(fā)明還提供了上述一種高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

a)按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

b)按照步驟a)各原料總量的0.7～1.1％準備清渣劑，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

c)將步驟a)得到的鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫700～750℃，待鋁全部融化后，加入步驟a)得到的其他原料，繼續(xù)升溫至800～900℃保溫15～20min；降溫至750～850℃，噴入步驟b)得到的清渣劑，保溫10～15min，得到鋁合金溶體；

d)將步驟c)得到的鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

優(yōu)選地，所述清渣劑為硅酸鈣、硅酸鎂、氯化鎂、氯化鈉或氯化鈣。

本發(fā)明提供了一種高強度鋁合金材料及其制備方法，該高強度鋁合金材料按重量百分比計由以下組分組成，2.3～3.4％的銅、0.8～1.4％的錳、0.5～1.0％的鐵、0.2～0.4％的鈷、0.03～0.06％的鈣、0.15～0.42％的鎳、0.5～0.8％的鈦、0.15～0.42％的鎳、0.25～0.51％的鋯、0.1～0.3％的鉬、0.08～0.2％的鈧、2.1～4.2％硅。本發(fā)明中通過在鋁合金材料中加入鋯、鉬提高了鋁合金材料的強度和可塑性，且在鋁合金材料中加入鈷、鈧能夠有效克服鑄造裂紋，改善鋁合金的質量，提高鋁合金制品的成本率。實驗結果表面，鋁合金制品的強度在547mpa以上，延展率在7.9％以上，探傷合格率在99％以上。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種高強度鋁合金材料，按重量百分比計由以下組分組成：

上述技術方案中，通過在鋁合金材料中加入鋯、鉬提高了鋁合金材料的強度和可塑性，且在鋁合金材料中加入鈷、鈧能夠有效克服鑄造裂紋，改善鋁合金的質量，提高鋁合金制品的成本率。實驗結果表面，鋁合金制品的強度在547mpa以上，延展率在7.9％以上，探傷合格率在99％以上。

在本發(fā)明中，銅的質量分數(shù)為2.3～3.4％；在本發(fā)明的實施例中，銅的質量分數(shù)為2.6～3.2％；在其他實施例中，銅的質量分數(shù)為2.8～3.0％。

在本發(fā)明中，錳的質量分數(shù)為0.8～1.4％；在本發(fā)明的實施例中，錳的質量分數(shù)為0.95～1.25％；在其他實施例中，錳的質量分數(shù)為1.0～1.2％。

在本發(fā)明中，鐵的質量分數(shù)為0.5～1.0％；在本發(fā)明的實施例中，鐵的質量分數(shù)為0.6～0.9％；在其他實施例中，鐵的質量分數(shù)為0.7～0.8％。

在本發(fā)明中，鈷的質量分數(shù)為0.2～0.4％；在本發(fā)明的實施例中，鈷的質量分數(shù)為0.24～0.36％；在其他實施例中，鈷的質量分數(shù)為0.27～0.33％。

在本發(fā)明中，鈣的質量分數(shù)為0.03～0.06％；在本發(fā)明的實施例中，鈣的質量分數(shù)為0.035～0.055％；在其他實施例中，鈣的質量分數(shù)為0.04～0.05％。

在本發(fā)明中，鎳的質量分數(shù)為0.15～0.42％；在本發(fā)明的實施例中，鎳的質量分數(shù)為0.21～0.36％；在其他實施例中，鎳的質量分數(shù)為0.26～0.31％。

在本發(fā)明中，鈦的質量分數(shù)為0.5～0.8％；在本發(fā)明的實施例中，鈦的質量分數(shù)為0.55～0.75％；在其他實施例中，鈦的質量分數(shù)為0.6～0.7％.

在本發(fā)明中，鋯的質量分數(shù)為0.25～0.51％；在本發(fā)明的實施例中，鋯的質量分數(shù)為0.31～0.44％；在其他實施例中，鋯的質量分數(shù)為0.34～0.39％。

在本發(fā)明中，鉬的質量分數(shù)為0.1～0.3％；在本發(fā)明的實施例中，鉬的質量分數(shù)為0.14～0.26％；在其他實施例中，鉬的質量分數(shù)為0.18～0.22％。

在本發(fā)明中，鈧的質量分數(shù)為0.08～0.2％；在本發(fā)明的實施例中，鈧的質量分數(shù)為0.11～0.17％；在其他實施例中，鈧的質量分數(shù)為0.13～0.15％。

在本發(fā)明中，硅的質量分數(shù)為2.1～4.2％；在本發(fā)明的實施例中，硅的質量分數(shù)為2.5～3.8％；在其他實施例中，硅的質量分數(shù)為2.9～3.3％。

在本發(fā)明的實施例中，鋁源為純鋁錠，純鋁錠中鋁的質量分數(shù)不小于99.5％。

在本發(fā)明的實施例中，鋯與鉬的質量比為(1.5～2.3):1，通過固定的鋯、鉬的添加比例提高鋁合金的強度和可塑性。

在本發(fā)明的實施例中，鈷、鈧的質量比為(1.8～2.6):1，通過固定鈷與鈧的添加比例能夠克服鑄造裂紋。

本發(fā)明還提供了上述一種高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

a)按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

b)按照步驟a)各原料總量的0.7～1.1％準備清渣劑，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

c)將步驟a)得到的鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫700～750℃，待鋁全部融化后，加入步驟a)得到的其他原料，繼續(xù)升溫至800～900℃保溫15～20min；降溫至750～850℃，噴入步驟b)得到的清渣劑，保溫10～15min，得到鋁合金溶體；

d)將步驟c)得到的鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

上述技術方案，工藝簡單合理，生產效率高，生產成本低，產品廢品少，且制得的鋁合金制品成品率高，強度高。

在本發(fā)明的實施例中，清渣劑為硅酸鈣、硅酸鎂、氯化鎂、氯化鈉或氯化鈣。

為了進一步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的一種高強度鋁合金材料及其制備方法進行詳細描述。

以下實施例中所用的試劑均為市售。

實施例1

高強度鋁合金材料由以下重量百分比的組份組成：

2.6％銅、0.8％錳、0.9％鐵、0.27％鈷、0.04％鈣、0.26％鎳、0.6％鈦、0.34％鋯、0.18％鉬、0.13％鈧、4.2％硅，其余為鋁及少量無法避免的雜質；

高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

按照各原料總量的0.9％準備硅酸鈣，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

將鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫700℃，待鋁全部融化后，加入其他原料，繼續(xù)升溫至800℃保溫20min；降溫至750℃，噴入清渣劑，保溫15min，得到鋁合金溶體；

將鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

實施例2

高強度鋁合金材料由以下重量百分比的組份組成：

3.2％銅、1％錳、0.5％鐵、0.208％鈷、0.035％鈣、0.21％鎳、0.55％鈦、0.51％鋯、0.26％鉬、0.08％鈧、3.8％硅，其余為鋁及少量無法避免的雜質；

高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

按照各原料總量的1.1％準備硅酸鎂，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

將鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫750℃，待鋁全部融化后，加入其他原料，繼續(xù)升溫至900℃保溫15min；降溫至80℃，噴入清渣劑，保溫10min，得到鋁合金溶體；

將鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

實施例3

高強度鋁合金材料由以下重量百分比的組份組成：

2.8％銅、1.2％錳、1％鐵、0.4％鈷、0.06％鈣、0.36％鎳、0.5％鈦、0.25％鋯、0.109％鉬、0.2％鈧、0.21％硅，其余為鋁及少量無法避免的雜質；

高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

按照各原料總量的0.9％準備硅酸鈣，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

將鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫720℃，待鋁全部融化后，加入其他原料，繼續(xù)升溫至830℃保溫16min；降溫至780℃，噴入清渣劑，保溫12min，得到鋁合金溶體；

將鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

實施例4

高強度鋁合金材料由以下重量百分比的組份組成：

3.2％銅、1.25％錳、0.7％鐵、0.4％鈷、0.055％鈣、0.15％鎳、0.8％鈦、0.44％鋯、0.29％鉬、0.17％鈧、2.9％硅，其余為鋁及少量無法避免的雜質；

高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

按照各原料總量的0.8％準備氯化鎂，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

將鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫740℃，待鋁全部融化后，加入其他原料，繼續(xù)升溫至880℃保溫18min；降溫至800℃，噴入清渣劑，保溫13min，得到鋁合金溶體；

將鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

實施例5

高強度鋁合金材料由以下重量百分比的組份組成：

2.3％銅、0.95％錳、0.8％鐵、0.2％鈷、003％鈣、0.42％鎳、0.75％鈦、0.39％鋯、0.22％鉬、0.11％鈧、2.5％硅，其余為鋁及少量無法避免的雜質；

高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

按照各原料總量的1％準備氯化鈉，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

將鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫710℃，待鋁全部融化后，加入其他原料，繼續(xù)升溫至820℃保溫19min；降溫至780℃，噴入清渣劑，保溫14min，得到鋁合金溶體；

將鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

實施例6

高強度鋁合金材料由以下重量百分比的組份組成：

3.4％銅、1.4％錳、0.6％鐵、0.24％鈷、0.06％鈣、0.31％鎳、0.7％鈦、0.31％鋯、0.14％鉬、0.11％鈧、3.3％硅，其余為鋁及少量無法避免的雜質；

高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

按照各原料總量的0.8％準備氯化鈣，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

將鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫725℃，待鋁全部融化后，加入其他原料，繼續(xù)升溫至850℃保溫17min；降溫至800℃，噴入清渣劑，保溫13min，得到鋁合金溶體；

將鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

實施例7

高強度鋁合金材料由以下重量百分比的組份組成：

2.9％銅、1.1％錳、0.75％鐵、0.3％鈷、0.045％鈣、0.28％鎳、0.65％鈦、0.37％鋯、0.2％鉬、0.14％鈧、3.1％硅，其余為鋁及少量無法避免的雜質；

高強度鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

按照合金各組分的重量百分比準備原料，并放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

按照各原料總量的0.9％準備硅酸鎂，并將清渣劑放到恒溫預熱干燥箱中進行干燥；

將鋁放到熔化爐中，點火，控制爐溫730℃，待鋁全部融化后，加入其他原料，繼續(xù)升溫至850℃保溫18min；降溫至800℃，噴入清渣劑，保溫13min，得到鋁合金溶體；

將鋁合金溶體保溫并壓鑄，獲得鋁合金制品。

對實施例1～7的鋁合金制品的強度、延展性和探傷檢測，結果見表1：

表1實施例1～7的實驗結果

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。