一种含稀土的高强韧变形铝镁合金及其制备方法

本发明属于铝合金材料，具体涉及一种含稀土的高强韧变形铝镁合金及其制备方法。

背景技术：

1、铝镁合金在电子产品结构件领域的应用正在不断增长，其轻量化、抗腐蚀性能和散热性能使其成为电子产品外壳的理想选择。目前，智能手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品都广泛采用铝镁合金制造外壳，以提高产品质感和性能。

2、然而，目前常用的铝镁合金在电子产品外壳领域依然面临一些挑战，首先，其强度相对较低，容易出现变形或损伤；其次，目前电子产品的结构趋向复杂化，精密化，对铝镁合金的变形能力及强度有更高的要求。因此，现有技术制备的铝镁合金组织均匀性、金属间化合物的尺寸大小及分布均有待改善。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种含稀土的高强韧变形铝镁合金，采用新型稀土复合细化剂实现铝镁合金的晶粒及金属间化合物的细化，同时调控第二相析出及分布状态，抑制铝合金的再结晶及晶粒长大过程，同时提高塑性和抗拉强度。

2、本发明的另一目的是提供所述含稀土的高强韧变形铝镁合金的制备方法，促进铝镁合金在电子产品上的进一步应用。

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、本发明的第一方面提供一种含稀土的高强韧变形铝镁合金，按照质量百分含量计包括以下组分：fe 0.10％～0.40％，si 0.10％～0.25％，mn 0.05％～0.30％，cu≤0.05％，cr 0.10％～0.40％，ti 0.05％～0.20％，zn 0.05％～0.25％，mg 1.0％～3.5％，re元素0.05％～0.35％，余量为al和杂质元素，所述杂质元素的质量百分含量总和不大于0.20％。

5、作为优选，所述re元素包括la、pm、ce、y、er、nd、sm、gd中的一种或多种。

6、作为优选，所述re元素来自于al-re中间合金，所述al-re中间合金选自al-la、al-pm、al-ce、al-y、al-er、al-nd、al-sm、al-gd中间合金中的一种或多种。

7、作为优选，所述al和mg分别来自于纯al锭和纯mg锭，所述fe、si、mn、cu、cr、ti和zn来自于al-m中间合金，m选自fe、si、mn、cu、cr、ti和zn。

8、本发明的第二方面提供所述含稀土的高强韧变形铝镁合金的制备方法，包括以下步骤：

9、(1)提供纯al锭、纯mg锭、al-m中间合金、al-re中间合金、精炼剂和稀土复合细化剂的预制原料，m选自fe、si、mn、cu、cr、ti和zn；

10、(2)将纯al锭、al-fe中间合金、al-si中间合金、al-mn中间合金、al-cu中间合金、al-ti中间合金和al-zn中间合金加入熔炼炉内，进行第一阶段热熔处理，熔体温度为750～780℃，得到铝合金熔体；

11、(2)将步骤(1)所得铝合金熔体降温至730℃，向其中加入纯mg锭、al-re中间合金和al-cr中间合金，混合均匀并搅拌，得到铝镁合金熔体；

12、(3)向步骤(2)所得铝镁合金熔体加入精炼剂进行精炼处理，得到精炼后的铝镁合金熔体；

13、(4)向步骤(3)精炼后的铝镁合金熔体加入稀土复合细化剂进行细化处理；

14、(5)将步骤(4)细化处理后的铝镁合金熔体通过半连续铸造法进行铸造，获得含稀土的高强韧变形铝镁合金铸锭。

15、作为优选，所述稀土复合细化剂为al-ti-b-re中间合金，re元素包括la、pm、ce、y、er、nd、sm、gd中的至少一种。

16、作为优选，所述精炼剂选自kcl、nacl、na3alf6、na2sif6、caf2、c2cl6中的至少一种。

17、作为优选，所述稀土元素可通过两种方式加入到铝镁合金中，一种是在熔炼过程中加入al-re中间合金，再在细化处理过程中加入稀土复合细化剂al-ti-b-re进行细化处理；另一种是只在细化处理过程中加入稀土复合细化剂al-ti-b-re进行细化处理。

18、作为优选，还包括所述含稀土的高强韧变形铝镁合金铸锭后处理的步骤，具体为：所述高强韧变形铝镁合金铸锭先进行铣面处理，再放入热处理炉进行热处理，炉内温度为520～580℃，保温时间为6～8h，然后炉内温度降温至510～530℃，保温2～3h，空冷，进行热轧或热挤压变形处理。

19、作为更优选，所述热轧的过程包括：所述热处理后的铝镁合金铸锭先粗轧，再经过多道次精轧得到铝镁合金坯料卷，然后将所述铝镁合金坯料卷进行冷轧，得到含稀土的高强韧变形铝镁合金板；其中，所述粗轧温度为490～520℃，粗轧后的坯料轧制厚度为30～35mm；精轧入口温度为430～480℃，终轧温度为330～360℃，精轧后的坯料轧制厚度为6～10mm；冷轧后的铝镁合金板厚度为1.0～1.8mm。

20、作为更优选，所述高强韧变形铝镁合金铸锭进行热挤压变形处理后，再进行退火处理；所述退火处理的过程为：第一阶段炉温为240℃；第二阶段炉温为370℃，然后降温至325℃；第三阶段炉温为350℃，保温3h，得到含稀土的高强韧变形铝镁合金热挤压板材，其延伸率为25％～32％，拉伸强度为200～320mpa。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

22、(1)本发明通过在熔炼过程中添加微量的稀土元素，能够明显减少铝熔体中的氢含量，降低加工出的铝合金的孔隙率和孔隙度，减少夹杂物和有害元素，达到除气精炼、净化熔体的作用，从而保证铝镁合金铸锭的高质量。

23、(2)本发明通过添加稀土复合细化剂al-ti-b-re可将稀土的变质细化、净化作用与al-ti-b中间合金的细化作用结合起来，改善甚至消除al-ti-b晶粒细化剂的细化效果随时间延长而衰退的影响。另外，稀土元素可以促进晶核形成，细化晶粒，从而使铝镁合金铸锭得到均匀细小的晶粒。

24、(3)本发明通过控制铝合金中稀土元素re在铝合金基体中与mn、fe、si等元素形成复杂金属间化合物，使金属间化合物细化并均匀分布在铝基体中，减小有害硬脆相al3fe、al5fesi等对铝镁合金变形性能的不利影响。

25、(4)本发明中稀土元素在铝镁合金中形成细小分散的金属间化合物，有利于铝镁合金在铝合金热变形过程中能更有效地阻碍位错和亚晶界的运动，稳定亚结构，抑制再结晶晶粒长大，获得均匀细小的基体组织，从而提高铝镁合金的塑性和抗拉强度。

技术特征：

1.一种含稀土的高强韧变形铝镁合金，其特征在于，按照质量百分含量计包括以下组分：fe 0.10％～0.40％，si 0.10％～0.25％，mn 0.05％～0.30％，cu≤0.05％，cr 0.10％～0.40％，ti 0.05％～0.20％，zn 0.05％～0.25％，mg 1.0％～3.5％，re元素0.05％～0.35％，余量为al和杂质元素，所述杂质元素的质量百分含量总和不大于0.20％。

2.根据权利要求1所述含稀土的高强韧变形铝镁合金，其特征在于，所述re元素包括la、pm、ce、y、er、nd、sm、gd中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述含稀土的高强韧变形铝镁合金，其特征在于，所述re元素来自于al-re中间合金，所述al-re中间合金选自al-la、al-pm、al-ce、al-y、al-er、al-nd、al-sm、al-gd中间合金中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述含稀土的高强韧变形铝镁合金，其特征在于，所述al和mg分别来自于纯al锭和纯mg锭，所述fe、si、mn、cu、cr、ti和zn来自于al-m中间合金，m选自fe、si、mn、cu、cr、ti和zn。

5.权利要求1至4任一项所述含稀土的高强韧变形铝镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述高强韧变形铝镁合金的制备方法，其特征在于，所述稀土复合细化剂为al-ti-b-re中间合金，re元素包括la、pm、ce、y、er、nd、sm、gd中的至少一种。

7.根据权利要求5所述高强韧变形铝镁合金的制备方法，其特征在于，所述精炼剂选自kcl、nacl、na3alf6、na2sif6、caf2、c2cl6中的至少一种。

8.根据权利要求5所述高强韧变形铝镁合金的制备方法，其特征在于，所述稀土元素可通过两种方式加入到铝镁合金中，一种是在熔炼过程中加入al-re中间合金，再在细化处理过程中加入稀土复合细化剂al-ti-b-re进行细化处理；另一种是只在细化处理过程中加入稀土复合细化剂al-ti-b-re进行细化处理。

9.根据权利要求5所述高强韧变形铝镁合金的制备方法，其特征在于，还包括所述含稀土的高强韧变形铝镁合金铸锭后处理的步骤，具体包括：所述高强韧变形铝镁合金铸锭先进行铣面处理，再放入热处理炉进行热处理，炉内温度为520～580℃，保温时间为6～8h，然后炉内温度降温至510～530℃，保温2～3h，空冷，进行热轧或热挤压变形处理。

10.根据权利要求9所述高强韧变形铝镁合金的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种含稀土的高强韧变形铝镁合金及其制备方法，该合金按照质量百分含量计包括：Fe0.10％～0.40％，Si0.10％～0.25％，Mn0.05％～0.30％，Cu≤0.05％，Cr0.10％～0.40％，Ti0.05％～0.20％，Zn0.05％～0.25％，Mg1.0％～3.5％，RE 0.05％～0.35％，余量为Al和杂质元素，杂质元素含量总和不大于0.20％。本发明采用稀土复合细化剂实现铝合金的晶粒细化，同时调控第二相析出及分布状态，抑制再结晶及晶粒长大过程，提高铝镁合金的延伸率和抗拉强度，所得板材或挤压材延伸率可达25％～32％，拉伸强度为200～320MPa。

技术研发人员：王渠东,陆强,崔伸伸
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/24