一种Al-10Mg合金性能的优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种合金性能的优化方法，属于金属材料领域。
【背景技术】
[0002] 铝镁合金因具有高耐蚀性、低密度、表面光洁和可切削加工性强等优点，被主要应 用于制造在燃气、海水等腐蚀介质下承受载荷的零部件。研究表明：稀土元素能够使铝镁合 金晶粒细化，减少组织偏析，有可能形成A1-RE化合物，从而使其综合性能得到提高；另外， 就其他各类型铝镁合金而言，组织的纯净化、细晶化和均质化是提高合金综合性能的基础。 稀土在这些方面的作用尤为显著，稀土在铝合金中的存在形式和细化机理一直是稀土铝合 金的一个主要研究范畴。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于：提供一种Al-10Mg合金性能的优化方法，以解决现有Al-10Mg 合金性能不足以满足需要的问题。
[0004] 本发明的方案如下：一种Al-10Mg合金性能的优化方法，在纯铝、纯镁的基础上制 备Al-10Mg合金，在制备过程中，以Al-Sc中间合金的形式加入钪，制备完成后，合金中钪的 含量为〇. 1-1%。
[0005] 制备完成后，合金中钪的含量为0.4%。
[0006] 制备完成后，合金中钪的含量为0.6%。
[0007] 制备完成后的Al-10Mg合金在电阻炉中进行435°CX16h固溶处理，出炉后60°C 水冷。
[0008] 本发明与现有技术相比，主要优点是在合金中加入适量的钪，可有效提高Al-10Mg 合金的抗拉强度和延伸率，适当添加量的稀土钪及固溶处理能够使Al-10Mg合金得到有效 强化。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实验例中，Al-10Mg合金的抗拉强度随钪添加量变化的曲线图； 图2为本发明实验例中，Al-10Mg合金的延伸率随钪添加量变化的曲线图。
【具体实施方式】
[0010] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细 描述， 实验例： 1.实验材料和实验方法： 在纯铝、纯镁的基础上，以Al-Sc中间合金的形式加入钪，配制四种不同钪添加量（0、 0. 2%、0.4%、0.6%)的Al-10Mg合金，镁的氧化烧损率按2%计算[9]。先将纯铝放入石墨坩 埚中熔化，740°C左右将Al-Sc中间合金压入金属液。熔炼温度控制在780°C，搅拌三分钟， 加入六氯乙烷（C2C16)进行精炼，扒渣后浇注到预热至260°C左右的钢模中，得到10mm的铸 态试棒。
[0011] 将铸态试棒在箱式电阻炉中进行435°CX16h固溶处理，出炉后60°C水冷。常温 下，利用CSS-4410电子万能材料实验机测定试样的抗拉强度及延伸率，拉伸速率为1mm/ min;切取金相试样，磨制并用体积分数为4%的HF水溶液腐蚀；利用JSM-T200型扫描电镜 及其能谱仪分析合金形貌及元素分布；用X-PertPRO型X射线衍射仪分析合金中的物相。
[0012] 2.实验结果与分析 2. 1力学性能分析 图1和图2为不同添加量钪及固溶处理对Al-10Mg合金的力学性能影响的测试结果。 可以看出：当钪的添加量在0. 2-0. 4%之间时，铸态及固溶态Al-10Mg合金的抗拉强度不断 增加，延伸率却变化平缓，当钪的添加量达到0.4%时，，表现出良好的综合拉伸性能；进一 步增大稀土钪的添加量，达到0.6%时，Al-10Mg合金的抗拉强度、延伸率趋于降低。可见， 适当添加量的稀土钪及固溶处理能够使Al-10Mg合金得到有效强化。
[0013] 3.讨论 由Al-10Mg合金力学性能测试结果（图1和图2)，添加适量的稀土钪能不同程度提高 铸态及固溶态Al-10Mg合金的抗拉强度和延伸率。Al-10Mg合金的力学性能主要取决于 其显微组织特性，铸态Al-10Mg合金的力学性能较低，这与铸态合金中晶粒较为粗大、枝晶 发达有关，当加入适量的稀土钪后，其力学性能有所改善，而经过435°CX16h固溶处理后， 其力学性能又得到提升。分析可知：首先，稀土钪能够细化铸态Al-10Mg合金晶粒，产生细 晶强化作用，EDS分析表明，钪基本不溶于a-A1基体，而主要是形成A13Sc相分布于在晶 界区域，这说明稀土钪在Al-10Mg合金中的固溶度极低。在凝固过程中，稀土钪趋于富集 在固/液界面前沿，这样就增大相界面处成分过冷度，进而促进基体晶粒均匀形核，细化了 合金晶粒；其次，A13Sc相的形态及分布也对Al-10Mg合金力学性能存在一定影响，添加适 量稀土钪会形成一定数量的细小颗粒状或短杆状A13Sc相，沿晶界弥散分布，该类形态的 A13Sc相可起到钉扎晶界、阻碍位错运动、防止晶间变形的作用，过量稀土钪会使A13Sc相 的尺寸及数量增大，且在晶界区域密集分布，根据晶界强化理论，粗大的高熔点物相在晶界 连续分布将降低晶界结合强度，导致稀土对合金的强化作用减弱；而适当的固溶处理工艺 (435°CX16h)，能够使析出相溶解到α-Al基体中，发生点阵畸变，产生固溶强化作用，提 高了Al-10Mg合金的力学性能。
[0014] 4.最终最好的结果
5.结论 稀土钪通过对晶粒的细化作用，提高了Al-10Mg合金的力学性能；在固溶处理工艺 (435°CX16h)条件下，当稀土钪的添加量为0. 4%时，Al-10Mg合金的力学性能最为优良， 抗拉强度达到249MPa，延伸率达到5. 9% ; 在Al-10Mg合金中添加稀土钪形成A13Sc相，主要是以颗粒状或短杆状形态弥散分布 与晶界附近，通过阻碍晶间变形、钉扎晶界使合金力学性能得到提高。
【主权项】
1. 一种Al-10Mg合金性能的优化方法，在纯铝、纯镁的基础上制备Al-10Mg合金，其特 征在于：在制备过程中，以Al-Sc中间合金的形式加入钪，制备完成后，合金中钪的含量为 0.1-1%。2. 根据权利要求1所述一种Al-10Mg合金性能的优化方法，其特征在于：制备完成后， 合金中钪的含量为0. 4%。3. 根据权利要求1所述一种Al-10Mg合金性能的优化方法，其特征在于：制备完成后， 合金中钪的含量为0. 6%。4. 根据权利要求1所述一种Al-10Mg合金性能的优化方法，其特征在于：制备完成后 的Al-10Mg合金在电阻炉中进行435°CX16h固溶处理，出炉后60°C水冷。
【专利摘要】本发明提供一种Al-10Mg合金性能的优化方法，在纯铝、纯镁的基础上制备Al-10Mg合金，在制备过程中，以Al-Sc中间合金的形式加入钪，制备完成后，合金中钪的含量为0.1-1%。以解决现有Al-10Mg合金性能不足以满足需要的问题。本发明属于金属材料领域。
【IPC分类】C22C21/06, C22C1/03
【公开号】CN105274370
【申请号】CN201410261833
【发明人】王美
【申请人】王美
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年6月13日