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一种Pr6O11增强的Al-Si-Zn系合金的处理方法

阅读:130发布:2020-05-15

专利汇可以提供一种Pr6O11增强的Al-Si-Zn系合金的处理方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种高强度Al-Si-Zn系 铝 合金 的处理方法,由合金制备步骤、变质处理步骤和最终 热处理 步骤所组成。通过稀土 氧 化物Pr6O11对Al-Si-Zn系 铝合金 的 变质作用 ,结合热处理工艺,改善了Al-Si-Zn系铝合金的拉伸性能,显著提高了合金 抗拉强度 和延伸率。,下面是一种Pr6O11增强的Al-Si-Zn系合金的处理方法专利的具体信息内容。

1.一种高强度Al-Si-Zn系合金的处理方法,其特征是:所述Al-Si-Zn系铝合金含有下述重量百分比的组分:0.1~1.0%的Pr6O11,5.0~8.0%的Si,2.0~5.0%的Zn,
0.10~0.30%的Fe,0.01~0.1%的Ni,0.001~0.005%的Cr,0.001~0.005%的Mn,
0.001~0.005%的Ti,以及不可避免的杂质,余量为铝,所述的处理方法由合金制备步骤、变质处理步骤和最终热处理步骤所组成;具体为,
所述合金制备步骤中,通过向Al-Si合金中加入铝含量为99.9%的纯Al料和锌含量为
99.9%的纯Zn料混合配制,在1000~1200℃熔化浇注成合金板料;
所述变质处理步骤中,将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化,温度维持在800~
1000℃,熔化后加入变质剂并搅拌,所述的变质剂由质量比为1∶3~5的Al粉和Pr6O11粉末均匀混合而成,加入后在800~900℃保温,保温时间为30~40min,除渣后在800~
900℃浇注到金属型中,所述的金属型在浇注前预热至100~150℃;
所述最终热处理步骤中,将所述的金属型在600℃,进行固溶处理,保温8~10h,冷,再在200~300℃进行时效处理,保温6~8h,最后空冷得到产品;
最终热处理后所得到的Al-Si-Zn系铝合金产品的常温抗拉强度为350~380MPa,延伸率为11~12%。

说明书全文

一种Pr6O11增强的Al-Si-Zn系合金的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及Al-Si-Zn系铝合金领域,具体的说,是涉及一种高强度Al-Si-Zn系铝合金的处理方法。

背景技术

[0002] Al-Si-Zn系合金含量低,具有优良的铸造性和加工性,常温稳定相Al2Zn可经热处理固溶到合金基体中,因此是一种可热处理增强的铝合金。经变质和热处理后的Al-Si-Zn合金能获得较好的学性能,因此已经被越来越多的使用在工业机械装置中。而工业机械装置通常结构复杂,工作环境恶劣,特殊的工作环境对材料的性能提出了更高的要求,要有较好的铸造及加工性能,在室温和250℃的温度区间内要有高的抗拉强度及延伸率,较好的导热性。为了满足这些使用要求,需要改善合金生产工艺,优化合金成分来进行优化处理。
[0003] 有研究表明,在铝硅合金中,稀土不仅能作为变质剂,而且能起到净化合金液的作用。稀土元素化学性质活泼,能与合金液中的O2、H2、S元素等发生反应,从而降低合金液中的含气量和含硫量,起到净化合金液的作用。在一定的工艺条件下,用稀土对铝合金液进行净化处理,其净化效果甚至超过常用的C2Cl6及无毒精炼剂。使用稀土对铝合金液除气,操作过程简单平稳,不会出现合金液沸腾
[0004] 铸态Al-Si-Zn合金的力学性能较差,因此需要通过一定的手段改变合金的微观组织形貌,对提高合金的力学性能有积极的作用。该合金是可热处理增强的合金,通过进行热处理使合金中的Al2Zn相固溶到基体中,从而起到固溶强化的作用。目前对于Al-Si共晶组织的变质已经有不少研究,Sr对共晶Si的变质作用研究的较为成熟,目前应用到实际生产中的变质剂都或多或少的存在一定的问题,因此,仍然有必要继续开发新的变质剂。稀土化物作为一种我国储量较多的资源,理应得到更多的应用,并且现有的研究已经表明,稀土元素对Al-Si-Zn合金有变质作用。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种高强度Al-Si-Zn系铝合金的处理方法,使用该方法能够明显改善Al-Si-Zn系铝合金的拉伸性能。
[0006] 本发明采用的技术方案是:一种高强度Al-Si-Zn系铝合金的处理方法,其特征是:所述Al-Si-Zn系铝合金含有下述重量百分比的组分:0.1~1.0%的Pr6O11,5.0~8.0%的Si,2.0~5.0%的Zn,0.10~0.30%的Fe,0.01~0.1%的Ni,0.001~0.005%的Cr,0.001~0.005%的Mn,0.001~0.005%的Ti,以及不可避免的杂质,余量为铝,所述的处理方法由合金制备步骤、变质处理步骤和 最终热处理步骤所组成;具体为,合金制备步骤:首先通过向Al-Si合金中加入纯Al料和纯Zn料混合配制,熔化浇注成合金板料;变质处理步骤:将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化,加入变质剂并搅拌、保温,除渣后浇注到金属型中,所述的金属型在浇注前进行预热;最终热处理步骤:将金属型在进行固溶处理,保温后冷,再进行时效处理,保温后空冷得到产品。
[0007] 所述合金制备步骤中,通过向Al-Si合金中加入铝含量为99.9%的纯Al料和锌含量为99.9%的纯Zn料混合配制,在1000~1200℃熔化浇注成合金板料。
[0008] 所述变质处理步骤中,将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化,温度维持在800~1000℃,熔化后加入变质剂并搅拌,所述的变质剂由质量比为1∶3~5的Al粉和Pr6O11粉末均匀混合而成,加入后在800~900℃保温,保温时间为30~40min,除渣后在
800~900℃浇注到金属型中,所述的金属型在浇注前预热至100~150℃。
[0009] 所述最终热处理步骤中,将所述的金属型在600℃,进行固溶处理,保温8~10h,水冷,再在200~300℃进行时效处理,保温6~8h,最后空冷得到产品。
[0010] 最终热处理后所得到的Al-Si-Zn系铝合金产品的常温抗拉强度为350~380MPa,延伸率为11~12%。
[0011] 本发明的优点是:通过稀土氧化物Pr6O11对Al-Si-Zn系铝合金的变质作用,结合最终热处理,改善了Al-Si-Zn系铝合金的拉伸性能,显著提高了合金抗拉强度和延伸率,具有成本低、操作简便、生产周期短等特点。本发明产出的Al-Si-Zn系铝合金作为产品,可以应用于航空、汽车等工业制造领域。

具体实施方式

[0012] 下面结合实施例和对比例对本发明进一步详细说明。
[0013] 实施例1:
[0014] Al-Si-Zn系铝合金含有下述重量百分比的组分:0.2%的Pr6O11,6.0%的Si,3.0%的Zn,0.10%的Fe,0.05%的Ni,0.005%的Cr,0.005%的Mn,0.001%的Ti,以及不可避免的杂质,余量为铝。首先,通过向Al-Si合金中加入铝含量为99.9%的纯Al料和锌含量为99.9%的纯Zn料混合配制,在1000℃熔化浇注成合金板料。然后,将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化,温度维持在800℃,熔化后加入变质剂并搅拌,所述的变质剂由质量比为1∶3的Al粉和Pr6O11粉末均匀混合而成,加入后在800℃保温,保温时间为30min,除渣后在800℃浇注到金属型中,金属型在浇注前预热至100℃。接着,将金属型在600℃,进行固溶处理,保温8h,水冷,再在200℃进行时效处理,保温6h,最后空冷得到产品。所得到的Al-Si-Zn系铝合金产品的常温抗拉强度为350MPa,延伸率为11%。
[0015] 对比例1:
[0016] 将组成成分相同的Al-Si-Zn系铝合金,在熔化浇注成合金板料后,将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化,温度维持在800℃,熔化后加入含有铝钪中间合金的变质剂并搅拌,保温, 除渣后浇注。接着,进行固溶处理和时效处理,最后空冷得到产品。所得到的铝合金产品的常温抗拉强度仅为200~250MPa,延伸率仅为8~10%。
[0017] 对比例2:
[0018] 将组成成分相同的Al-Si-Zn系铝合金,在熔化浇注成合金板料后,将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化,温度维持在800℃,熔化后加入变质剂并搅拌,保温,除渣后浇注,而不再进行最终热处理。所得到的铝合金产品的常温抗拉强度只达到了100~150MPa,延伸率仅为5~8%。
[0019] 由实施例1和对比例1和2可以看出,通过利用根据本发明实施例的一种高强度
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