一种含铒Al-Mg合金的制备方法

本发明涉及一种含铒al-mg合金的制备方法，属于铝合金材料制备。

背景技术：

1、al-mg合金因其中等强度、低密度、优异的耐腐蚀性、良好的焊接性和显著的加工性而被广泛用于制造各种应用于航空航天和航海工业的产品。al-mg合金的强度主要来自固溶体强化和加工硬化，这是因为它们的析出相尺寸较大，如β(al3mg2)和al6mn相。al-zr合金中微量er和yb的加入可通过形成核-壳结构的al3(er,zr)和al3(yb,zr)析出相，加速析出并提高数密度。al-er-zr和al-yb-zr合金中析出相数密度高，抗再结晶能力强。er的存在有利于al-mg合金的耐蚀性，并发现er浓度越高，钝化范围越大。在热处理过程中析出的次生质点al3er聚集在晶界处可有效抑制合金的再结晶，并且通过阻碍位错滑移而起到强化作用。为了提高应变强化或加工硬化效果，需要更加精细和复杂的加工路线，这些路线成本高，不适合工业化生产。因此，商用al-mg合金通常只有中等强度。随着航空航天技术和国防工业的发展，进一步提高现有al-mg合金的力学性能已成为迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有高强度含铒al-mg合金的制备问题，本发明提出一种含铒al-mg合金的制备方法，本发明通过复合微合金化手段及非等温热处理工艺制度，得到高强度和优异延伸率的al-mg合金，其工艺简单可控，所得al-mg合金性能优良，便于大规模工业化应用。

2、一种含铒al-mg合金的制备方法，具体步骤如下：

3、(1)根据含铒al-mg合金的成分进行配料，在温度740～770℃下真空熔炼，再在温度720～750℃下半连续铸造得到含铒al-mg合金铸锭；

4、(2)含铒al-mg合金铸锭经两阶段均匀化退火，冷却至室温得到均匀化退火含铒al-mg合金；

5、(3)将均匀化退火含铒al-mg合金以2～10℃/min的升温速率匀速升温至温度200～400℃进行非等温退火，空冷得到含铒al-mg合金。

6、所述含铒al-mg合金中含有4.5～5.5wt.％mg、0.4～0.8wt.％mn、0.1～0.25wt.％zn、0.1～0.25wt.％cr、0.05～0.15wt.％ti、0.1～0.3wt.％zr、0.1～0.4wt.％er、≤0.2wt.％fe、≤0.2wt.％si，余量为al。

7、所述al元素以纯铝形式加入，mg元素以纯镁形式加入；mn、cr、ti、zr和er分别以中间合金al-mn、al-cr、al-ti、al-zr和al-er加入。

8、所述步骤(2)两阶段均匀化退火的第一阶段均匀化温度为300～350℃，时间为6～10h；第二阶段均匀化温度为450～490℃，时间为12～18h。

9、含铒al-mg合金具有高强度和优异延伸率的原理：er元素添加后形成了与基体保持共格或者半共格关系的纳米级al3er或者al3(zr，er)粒子，弥散的al3er质点有强烈的钉扎作用；通过非等温退火工艺慢速升温，随着温度的升高，强化相析出的驱动力增加，形核位点增加，同时临界半径降低，保证了形核的稳定性，从而为合金更为弥散的析出创造了有利条件。可以保证在合金塑性保持不变的同时，大幅度提高强度和硬度。

10、本发明的有益效果是：

11、本发明通过复合微合金化手段及非等温热处理工艺制度，得到高强度和优异延伸率的al-mg合金，抗拉强度提升大于10％，屈服强度提升大于20％，延伸率提升大于40％，并且其工艺简单可控，便于大规模工业化应用。

技术特征：

1.一种含铒al-mg合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述含铒al-mg合金的制备方法，其特征在于：含铒al-mg合金中含有4.5～5.5wt.％mg、0.4～0.8wt.％mn、0.1～0.25wt.％zn、0.1～0.25wt.％cr、0.05～0.15wt.％ti、0.1～0.3wt.％zr、0.1～0.4wt.％er、≤0.2wt.％fe、≤0.2wt.％si，余量为al。

3.根据权利要求2所述含铒al-mg合金的制备方法，其特征在于：al元素以纯铝形式加入，mg元素以纯镁形式加入；mn、cr、ti、zr和er分别以中间合金al-mn、al-cr、al-ti、al-zr和al-er加入。

4.根据权利要求1所述含铒al-mg合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)两阶段均匀化退火的第一阶段均匀化温度为300～350℃，时间为6～10h；第二阶段均匀化温度为450～490℃，时间为12～18h。

技术总结
本发明涉及一种含铒Al‑Mg合金的制备方法，属于铝合金材料制备技术领域。本发明根据含铒Al‑Mg合金的成分进行配料，在温度740～770℃下真空熔炼，再在温度720～750℃下半连续铸造得到含铒Al‑Mg合金铸锭；含铒Al‑Mg合金铸锭经两阶段均匀化退火，冷却至室温得到均匀化退火含铒Al‑Mg合金；将均匀化退火含铒Al‑Mg合金以2～10℃/min的升温速率匀速升温至温度200～400℃进行非等温退火，空冷得到含铒Al‑Mg合金。本发明通过复合微合金化手段及非等温热处理工艺制度，得到高强度和优异延伸率的Al‑Mg合金，其工艺简单可控，所得Al‑Mg合金性能优良，便于大规模工业化应用。

技术研发人员：郑善举,杨洪福,张柳,杨雯皓,王树业,李萌蘖
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16