基于砂型重力铸造工艺的高强韧高模量铝合金材料及其制备的制作方法

文档序号:18235194发布日期:2019-07-24 08:39阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于砂型重力铸造工艺的高强韧高模量铝合金材料,其特征在于:由质量百分数计的如下元素组成,Mg:2.0%~4.5%,Zn:3.0%~5.0%,Cu:0.5%~1.5%,稀土元素Ce、La的一种或两种:0.01%~0.9%,Ti:0.00005%~0.5%,B:0.00001%~0.1%,Mn、Cr、V中的一种或两种以上:2.0%~8.0%,余量为Al,杂质≤0.30%;其中,所述杂质为Fe和Si,Fe≤0.15%,Si≤0.15%。

2.根据权利要求1所述的高强韧高模量铝合金材料,其特征在于:所述B元素为铝合金总质量的0.0020%~0.0085%。

3.根据权利要求1所述的高强韧高模量铝合金材料,其特征在于:

所述Al、Zn和Mg分别选自工业纯铝、工业纯锌和工业纯镁;

所述Cu、稀土元素Ce、La分别以铝铜中间合金、铝-稀土中间合金加入;

所述Ti、B以铝钛硼中间合金加入;

所述Mn、Cr、V分别以铝锰、铝铬、铝钒中间合金加入。

4.根据权利要求3所述的高强韧高模量铝合金材料,其特征在于:所述铝-稀土中间合金为铝-铈中间合金、铝-富铈混合稀土或铝-镧中间合金中至少一种。

5.权利要求1~4任一项所述的高强韧高模量铝合金材料的砂型重力铸造工艺,其特征在于:包括如下步骤:

S1:熔炼合金,制备铝合金熔体;

S2:将铝合金熔体在680~700℃下进行砂型重力铸造,挤压压力为50~200MPa,模温为200~400℃,冷却速率为2.0~50.0K/s,制备得到铝合金铸件;

S3:将铝合金铸件进行依次包括固溶处理和时效处理的热处理,所述固溶处理是在450~500℃的条件下保温4~48小时,水冷,水温0~80℃,所述时效处理是在100~225℃的条件下保温4~32小时,制备得到铝合金材料;其中,步骤S1包括如下分步骤:

(1)烘料:将工业纯铝、工业纯锌、工业纯镁、铝铜中间合金、铝-稀土中间合金、铝钛硼中间合金、铝锰、铝铬、铝钒中间合金原料分别预热至200~300℃,保温0.5~2小时;

(2)熔炼:温度至200~300℃时,加入工业纯铝、铝铜中间合金,搅拌至熔清;熔体升温至740~800℃,加入工业纯锌、铝-稀土中间合金、铝-锰、铝-铬、铝-钒中间合金,至熔清;熔体温度降至730~740℃之间时,加入工业纯镁熔化,压入熔体搅拌至熔清;

(3)精炼:熔体升温至735~745℃,加入精炼剂进行精炼10~20分钟,撇去浮渣,静置熔体;

(4)除气:向步骤(3)中制备所得的熔体中加入覆盖剂,保护气氛中搅拌5~10分钟;

(5)细化:向步骤(4)中制备所得的熔体中加入铝钛硼中间合金,进行细化,撇去浮渣,获得铝合金熔体。

6.根据权利要求5所述的砂型重力铸造工艺,其特征在于:步骤(1)中,所述原料在200~300℃保温1小时。

7.根据权利要求5所述的砂型重力铸造工艺,其特征在于:步骤(2)中,熔体温度为780℃时加入工业纯锌、铝-稀土中间合金、铝-锰、铝-铬、铝-钒中间合金,搅拌至熔清。

8.根据权利要求5所述的砂型重力铸造工艺,其特征在于:步骤(3)中,

所述精炼剂为无钠盐的铝合金精炼剂,且精炼剂的添加量为熔体总质量的0.2%~1.5%;

所述熔体升温至740℃时加入精炼剂进行精炼。

9.根据权利要求5所述的砂型重力铸造工艺,其特征在于:

步骤(4)采用的保护气氛为N2保护;

所述覆盖剂为MgCl2和KCl质量比为3:2的混合物,且覆盖剂的添加量为熔体总质量的0.2%~1.5%。

10.根据权利要求5所述的砂型重力铸造工艺,其特征在于:步骤S3中,

所述固溶处理是在450~500℃的条件下保温8~48小时,水冷,水温0~80℃;

所述时效处理是在100~225℃的条件下保温4~30小时。

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