一种含镍高强度铝合金材料及其处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属冶炼技术领域，涉及一种含镍高强度铝合金材料及其处理工艺。
【背景技术】
[0002]铝合金是以铝为基体元素的合金组成，主要包括的合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，还包括镍、铁、钛、铬、锂等合金元素。铝合金的密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，是在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中应用最广泛的一类有色金属材料，其使用量仅次于钢。
[0003]通常，屈服强度在500MPa以上的铝合金被称为超高强度铝合金，它们是以AL-Zn-Mg-Cu系和Al-Zn-Mg系为主的可热处理强化的铝合金。自上世纪中叶以来，为了提高Al-Zn-Mg系铝合金的力学性能，并解决高锌、高镁铝合金中严重存在的应力腐蚀问题，国外在该类销合金中添加Cu、Cr、Mn等元素，由此产生了一系列的新型AL-Zn-Mg-Cu超硬铝合金。它由于具有高的比强度和硬度、良好的热加工性、优良的焊接性能、高断裂韧度，以及高抗应力腐蚀能力等优点而广泛应用于航空航天领域，并成为这个领域中重要的材料之
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【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种含镍高强度铝合金材料及其处理工艺，本发明产品强度高，韧性好，耐腐蚀耐高温，不易变形、老化，使用寿命长。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种含镍高强度铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.25-0.27%，碳:0.17-0.19%，镁:0.55-0.59%，硅:1.77-1.85%，钙:1.32-1.34%，钛:0.94-0.96%，铬:8.35-8.55%，锰:2.75-2.95% ；镍:7.66-7.68%，铜:4.5-4.7%，锌:2.1-2.3%，锗:0.58-0.62%，锆:0.09-0.11%，钼:0.75-0.79%，银:0.23-0.25%，钨:0.07-0.13%，复合稀土:4.85-4.89%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为:镧:28-34%，铈:15-17%，镨:5_9%，钕:4_6%，钐:11-13%，其余为钆。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
本发明提供一种含镍高强度铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.25%，碳:0.17%，镁:0.55%，硅:1.77%，钙:1.32%，钛:0.94%，铬:8.35%，锰:2.75% ;镍:7.66%，铜:4.5%，锌:2.1%，锗:0.58%，锆:0.09%，钼:0.75%，银:0.23%，钨:0.07%，复合稀土:4.85%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为:镧:28%，铈:15%，镨:5%，钕:4%，钐:11%，其余为礼。
[0007]本发明提供一种含镍高强度铝合金材料，其化学成分的质量百分比为: 硼:0.27%，碳:0.19%，镁:0.59%，硅:1.85%，钙:1.34%，钛:0.96%，铬:8.55%,锰:2.95% ;镍:7.68%，铜:4.7%，锌:2.3%，锗:0.62%，锆:0.11%，钼:0.79%，银:0.25%，钨:0.13%，复合稀土:4.89%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为:镧:34%，铈:17%，镨:9%，钕:6%，钐:13%，其余为礼。
[0008]本发明提供一种含镍高强度铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.26%，碳:0.18%，镁:0.57%，硅:1.81%，钙:1.33%，钛:0.95%，铬:8.45%，锰:2.85% ；镍-J.67%，铜:4.6%，锌:2.2%，锗:0.60%，锆:0.10%，钼:0.77%，银:0.24%，钨:0.10%，复合稀土:4.87%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为:镧:31%，铈:16%，镨:7%，钕:5%，钐:12%，其余为礼。
[0009]本发明中镍的含量达到7.67%时，可以大大提高金属的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等，增加金属的淬透性及硬度。
[0010]进一步的，
本发明还提供一种含镍高强度铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤:
步骤(I):按照配比率精确计算，将原辅材料:纯铝锭、金属锰、电解铜以及纯镁和硅铝、锌片、钛剂加入锅炉中进行熔炼，融化温度为700-720°C，保持20-40min，然后炉温保持在580-600°C，按照配比放入复合稀土，保温15-20min ；
步骤(2):由LF炉进行精炼，将炉温控制在680-700°C，时间保持在20_30min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为22-24L/min，氩气压力为0.3-0.5MPa ；
步骤(3):拨开浮渣，加入微量元素硼、碳、钙、铬、镍、锗、锆、钼、银和钨，全程吹氮气搅拌，温度为 610-630°C，保温 18-24min ；
步骤(4):在560-580°C的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在180-220°C，保温时间为15-17h，然后用油冷以7-9V /s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
[0011]本发明的有益效果是:
本发明铝合金中加入以下微量元素，其中，硅:能增加金属的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等，冶炼中的脱氧剂能增加金属的过热和脱碳敏感性；锰:能提高金属的强度和硬度及耐磨性，冶炼时的脱氧剂和脱硫剂；铬:能增加金属的机械性能和耐磨性，可增大金属的淬火度和淬火后的变形能力，同时又可增加金属的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加金属的耐蚀性和耐热性等；镍:可以提高金属的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等，增加金属的淬透性及硬度；钛:可防止和减少金属中气泡的产生，提高金属的硬度、细化晶粒、降低金属的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性；铜:可提高金属的退火硬度，降低成本，提高耐大气腐蚀的性能；钨:可提高金属的蠕变强度，又是金属中碳化物的强促进剂，并使其具有回火稳定性和高温强度；钼:可增加金属的强度又不致降低金属的可塑性和韧性，同时又能使金属在高温下具有足够的强度，能改善金属的冷脆性和耐磨性等；稀土:是很好的脱氧、脱硫剂，能消除或见减弱金属中许多有害元素的影响，改善金属的质量，可改善金属的热加工性能，提高其塑性及韧性；硼:能成倍地增加淬火性，增加金属的硬度和抗张力，改善金属的焊接性能等。
[0012]本发明产品强度高，韧性好，耐腐蚀耐高温，不易变形、老化，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
本实施例提供一种含镍高强度铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.25%，碳:0.17%，镁:0.55%，硅:1.77%，钙:1.32%，钛:0.94%，铬:8.35%，锰:2.75% ;镍:7.66%，铜:4.5%，锌:2.1%，锗:0.58%，锆:0.09%，钼:0.75%，银:0.23%，钨:0.07%，复合稀土:4.85%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为:镧:28%，铈:15%，镨:5%，钕:4%，钐:11%，其余为礼。
[0014]本实施例还提供一种含镍高强度铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤: 步骤(I):按照配比率精确计算，将原辅材料:纯铝锭、金属锰、电解铜以及纯镁和硅铝、
锌片、钛剂加入锅炉中进行熔炼，融化温度为700°C，保持40min，然后炉温保持在580°C，按照配比放入复合稀土，保温20min ;
步骤(2):由LF炉进行精炼，将炉温控制在680°C，时间保持在30min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为22L/min，氩气压力为0.3MPa ；
步骤(3):拨开浮渣，加入微量元素硼、碳、钙、铬、镍、锗、锆、钼、银和钨，全程吹氮气搅拌，温度为610°C，保温24min ；
步骤(4):在560°C的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在180°C，保温时间为17h，然后用油冷以7V /s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
[0015]实施例2
本实施例提供一种含镍高强度铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.27%，碳:0.19%，镁:0.59%，硅:1.85%，钙:1.34%，钛:0.96%，铬:8.55%，锰:2.95% ;镍:7.68%，铜:4.7%，锌:2.3%，锗:0.62%，锆:0.11%，钼:0.79%，银:0.25%，钨:
0.13%，复合稀土:4.89%，其余为铝及不可避免杂质；
复合稀土的化学成分的质量百分比为:镧:34%，铈:17%，镨:9%，钕:6%，钐:13%，其余为礼。
[0016]本实施例还提供一种含镍高强度铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤: 步骤(I):按照配比率精确计算，将原辅材料:纯铝锭、金属锰、电解铜以及纯镁和硅铝、
锌片、钛剂加入锅炉中进行熔炼，融化温度为720 V，保持20min，然后炉温保持在600°C，按照配比放入复合稀土，保温15min ;
步骤(2):由LF炉进行精炼，将炉温控制在700°C，时间保持在20min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为24L/min，氩气压力为0.5MPa ；
步骤(3):拨开浮渣