一种含亚共晶硅防腐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，涉及一种含亚共晶硅防腐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，提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料及其处理工艺，本发明产品硬度高，强度大，耐磨损，耐腐蚀，抗裂性能佳，可在极端环境中使用，不易老化变形，使用寿命长。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硅:10.2-10.8%，硼:1.05-1.07%，镁:2.23-2.25%，钛:1.89-1.91%，钒:0.58-0.62%，铬:3.36-3.38%，锰:4.17-4.19%，镍:0.92-0.94%，铜:5.21-5.23%，砸:0.24-0.26%，锆:0.77-0.79%，铌:0.06-0.08%，钼:0.32-0.34%，银:0.76-0.78%，铟:0.13-0.15%，锡:6.15-6.17%，复合稀土:0.80-0.84%，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:22-24%，铈:13-15%，镨:7_9%，钕:11_13%，铕:8-12%，其余为铽。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硅:10.2%，硼:1.05%，镁:2.23%，钛:1.89%，钒:0.58%，铬:3.36%，锰:4.17%，镍:0.92%，铜:5.21%，砸:0.24%，锆:0.77%，铌:0.06%，钼:0.32%，银:0.76%，铟:0.13%，锡:6.15%，复合稀土:0.80%，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:22%，铈:13%，镨:7%，钕:11%，铕:8%，其余为铽。
[0007]本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硅:10.8%，硼:1.07%，镁:2.25%，钛:1.91%，钒:0.62%，铬:3.38%，锰:4.19%，镍:0.94%，铜:5.23%，砸:0.26%，锆:0.79%，铌:0.08%，钼:0.34%，银:0.78%，铟:0.15%，锡:6.17%，复合稀土:0.84%，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:24%，铈:15%，镨:9%，钕:13%，铕:12%，其余为铽。
[0008]本发明提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硅:10.5%，硼:1.06%，镁:2.24%，钛:1.90%，钒:0.60%，铬:3.37%，锰:4.18%，镍:0.93%，铜:5.22%，砸:0.25%，锆:0.78%，铌:0.07%，钼:0.33%，银:0.77%，铟:0.14%，锡:6.16%，复合稀土:0.82%，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:23%，铈:14%，镨:8%，钕:12%，铕:10%，其余为铽。
[0009]本发明中硅元素含量达到10.5%时，硅元素可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。
[0010]进一步的，
本发明还提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤:
步骤(I):将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为703-705°C，熔炼时间为17-19分钟，然后降温至522-524?，温度保温11-13分钟，得到铝液；
步骤(2):按上述配比加入硼、铜、砸、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到733-7350C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12-14分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到681-683°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合11-13分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到711-713°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合22-24分钟；
步骤(3):将硅添加到步骤(2)的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在732-734°C，时间保持在32-34min，全程吹氩气，控制氩气流量为18_20L/min，氩气压力为0.21-0.22MPa，得到精炼合金液；
步骤(4):在536-538°C的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在195_197°C，保温时间为12-14h，最后空冷至室温，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: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；钒，是优良脱氧剂，可细化组织晶粒，提高强度和韧性，与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力；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；锆，冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，Zr、Hf能提高金属的强度与硬度。
[0012]本发明产品硬度高，强度大，耐磨损，耐腐蚀，抗裂性能佳，可在极端环境中使用，不易老化变形，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亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硅:10.2%，硼:1.05%，镁:2.23%，钛:1.89%，钒:0.58%，铬:3.36%，锰:4.17%，镍:0.92%，铜:5.21%，砸:0.24%，锆:0.77%，铌:0.06%，钼:0.32%，银:0.76%，铟:0.13%，锡:6.15%，复合稀土:0.80%，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:22%，铈:13%，镨:7%，钕:11%，铕:8%，其余为铽。
[0014]本实施例还提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤:
步骤(I):将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为703°C，熔炼时间为19分钟，然后降温至522°C，温度保温13分钟，得到铝液；
步骤(2):按上述配比加入硼、铜、砸、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到733°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合14分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到681°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合13分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到711°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合24分钟；
步骤(3):将硅添加到步骤(2)的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在732°C，时间保持在34min，全程吹氩气，控制氩气流量为18L/min，氩气压力为0.21MPa，得到精炼合金液；
步骤(4):在536°C的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在195°C，保温时间为14h，最后空冷至室温，清洗表面，检验尺寸。
[0015]实施例2
本实施例提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料，其化学成分的质量百分比为:
硅:10.8%，硼:1.07%，镁:2.25%，钛:1.91%，钒:0.62%，铬:3.38%，锰:4.19%，镍:0.94%，铜:5.23%，砸:0.26%，锆:0.79%，铌:0.08%，钼:0.34%，银:0.78%，铟:0.15%，锡:
6.17%，复合稀土:0.84%，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:24%，铈:15%，镨:9%，钕:13%，铕:12%，其余为铽。
[0016]本实施例还提供一种含亚共晶硅防腐铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤: 步骤(I):将纯铝锭置入工频熔炼保温炉中进行熔炼，熔炼温度为705°c，熔炼时间为17分钟，然后降温至524°C，温度保温11分钟，得到铝液；
步骤(2):按上述配比加入硼、铜、砸、银、锡元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到735°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合12分钟，再加入复合稀土，并将工频熔炼保温炉的温度降到683°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合11分钟，按上述配比加入镁、钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、铟元素，并将工频熔炼保温炉的温度升到713°C，开启电炉振动装置使合金液体充分混合22分钟；
步骤(3):将硅添加到步骤(2)的合金液中，将工频熔炼保温炉的温度控制在734°C，时间保持在32min，全程吹氩气，控制氩气流量为20L