一种含稀土元素耐磨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，涉及一种含稀土元素耐磨铝合金材料及其处理工
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【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，提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料及其处理工艺，本发明产品，耐磨损，韧性好，强度大，化学性质稳定，机械性能好，防腐耐强酸，老化速度慢。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.32-0.35%，碳:0.07-0.09%，镁:0.46-0.48%，硅:0.34-0.36%，钛:2.15-2.25%，络:0.05-0.15%，锰:5.5-5.7%，镍:1.22-1.24%，铜:3.63-3.65%，砸:0.05-0.09%，锆:0.08-0.12%，铌:0.77-0.79%，钼:0.09-0.13%，锡:1.02-1.06%，铯:0.01-0.05%，钨:
0.21-0.23%，复合稀土:11.23-11.25%，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:12-16%，镨:5-7%，钕:8-12%，钐:9_13%，铒:6-8%，其余为铈。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
本发明提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.32%，碳:0.07%，镁:0.46%，硅:0.34%，钛:2.15%，铬:0.05%，锰:5.5%，镍:1.22%，铜:3.63%，砸:0.05%，锆:0.08%，铌:0.77%，钼:0.09%，锡:1.02%，铯:0.01%，钨:0.21%，复合稀土:11.23%，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:12%，镨:5%，钕:8%，钐:9%，铒:6%，其余为钟。
[0007]本发明提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.35%，碳:0.09%，镁:0.48%，硅:0.36%，钛:2.25%，铬:0.15%，锰:5.7%，镍:1.24%，铜:3.65%，砸:0.09%，锆:0.12%，铌:0.79%，钼:0.13%，锡:1.06%，铯:0.05%，钨:0.23%，复合稀土:11.25%，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:16%，镨:7%，钕:12%，钐:13%，铒:8%，其余为铈。
[0008]本发明提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.34%，碳:0.08%，镁:0.47%，硅:0.35%，钛:2.20%，铬:0.10%，锰:5.6%，镍:1.23%，铜:3.64%，砸:0.07%，锆:0.10%，铌:0.78%，钼:0.11%，锡:1.04%，铯:0.03%，钨:0.22%，复合稀土:11.24%，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:14%，镨:6%，钕:10%，钐:11%，铒:7%，其余为铈。
[0009]本发明中复合稀土含量达到11.24%时，可以改变金属中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了金属的各种性能，尤其是其他微量元素的有益作用被加强放大，如韧性、焊接性，冷加工性能，以及耐磨性、防腐性能等。
[0010]进一步的，
本发明还提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤:
步骤(I):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在722-724°C，保持15_17min，然后炉温降至682-684°C，加入复合稀土，保温8-10min，再将温度降至668_670°C，依次放入硼、碳、硅、镁、锰、砸元素，保温12-14min，再依次放入镍、铜、锡元素，保温16_18min，然后将温度增加至680-690°C，全程吹氮气搅拌，保温15-19min ；
步骤(2):再经过LF炉精炼，将炉温控制在690-710°C，时间保持在15_19min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为25-27L/min，氩气压力为0.4-0.6MPa ；
步骤(3):拨开浮渣，加入微量元素钛、铬、锆、铌、钼、铯和钨，全程吹氮气搅拌，温度为602-604°C，保温 26-28min ；
步骤(4):在520-540°C的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在230-240°C，保温时间为12-14h，然后用油冷以6-8°C /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:
本发明铝合金中添加了:碳，升高金属的屈服点和抗拉强度，增加金属的冷脆性和时效敏感性；硅，作为还原剂和脱氧剂，能显著提高金属的弹性极限，屈服点和抗拉强度，和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；锰，是良好的脱氧剂和脱硫剂，且有较高的强度和硬度，提高金属的淬性，改善金属的热加工性能，同时有极高的耐磨性；铬，能显著提高强度、硬度和耐磨性，同时又能提高金属的抗氧化性和耐腐蚀性；镍，能提高金属的强度，而又保持良好的塑性和韧性，对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；钼，能使金属的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，提高机械性能；钛，是强脱氧剂，能使金属的内部组织致密，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能；钨，熔点高，比重大，与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，可显著提高红硬性和热强性；铌，能细化晶粒和降低金属的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，改善焊接性能，可防止晶间腐蚀现象；铜，能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能；硼，可改善金属的致密性和热轧性能，提高强度；稀土，可以改变金属中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了金属的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能，提高耐磨性。
[0012]本发明产品，耐磨损，韧性好，强度大，化学性质稳定，机械性能好，防腐耐强酸，老化速度慢。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
本实施例提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.32%，碳:0.07%，镁:0.46%，硅:0.34%，钛:2.15%，铬:0.05%，锰:5.5%，镍:1.22%，铜:3.63%，砸:0.05%，锆:0.08%，铌:0.77%，钼:0.09%，锡:1.02%，铯:0.01%，钨:0.21%，复合稀土:11.23%，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:12%，镨:5%，钕:8%，钐:9%，铒:6%，其余为钟。
[0014]本实施例还提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤:
步骤(I):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在722°C，保持17min，然后炉温降至682°C，加入复合稀土，保温lOmin，再将温度降至668°C，依次放入硼、碳、硅、镁、锰、砸元素，保温14min，再依次放入镍、铜、锡元素，保温18min，然后将温度增加至680°C，全程吹氮气搅拌，保温19min ；
步骤(2):再经过LF炉精炼，将炉温控制在690°C，时间保持在19min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为25L/min，氩气压力为0.4MPa ；
步骤(3):拨开浮渣，加入微量元素钛、铬、锆、铌、钼、铯和钨，全程吹氮气搅拌，温度为602°C，保温 28min ；
步骤(4):在520°C的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在230°C，保温时间为14h，然后用油冷以6°C /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稀土元素耐磨铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硼:0.35%，碳:0.09%，镁:0.48%，硅:0.36%，钛:2.25%，铬:0.15%，锰:5.7%，镍:1.24%，铜:3.65%，砸:0.09%，锆:0.12%，铌:0.79%，钼:0.13%，锡:1.06%，铯:0.05%，钨:0.23%，复合稀土:11.25%，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:16%，镨:7%，钕:12%，钐:13%，铒:8%，其余为铈。
[0016]本实施例还提供一种含稀土元素耐磨铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤:
步骤(I):先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在724°C，保持15min，然后炉温降至684°C，加入复合稀土，保温Smin，再将温度降至670 V，依次放入硼、碳、硅、镁、锰、砸元素，保温12min，再依次放入镍、铜、锡元素，保温16min，然后将温度增加至690°C，全程吹氮气搅拌，保温15min ； 步骤(2):再经过LF炉精炼，将炉温控制在710°C，时间保持在15min，全程吹氩气搅拌，控制氩气流量为27L/min，氩气压力为0.6MP