本發(fā)明涉及金屬
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金。
背景技術(shù)：
：鋁在地殼中的儲(chǔ)量極為豐富，約占地殼總質(zhì)量的7.45％左右，含量排在氧元素、硅元素之后，位居第三。鋁合金由于具有良好的密度小、強(qiáng)度大及加工性能好，在航空、航天、建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。作為結(jié)構(gòu)材料，如何進(jìn)一步提高鋁合金強(qiáng)度是研究的重要方向之一，常見(jiàn)的在鋁合金中添加石墨、碳化硅、碳化硼等制備鋁基復(fù)合材料提高強(qiáng)度的效果并不明顯，同時(shí)影響鋁合金的塑性，而隨著人們對(duì)鋁合金性能要求的提高，鋁合金的強(qiáng)度還有待改善。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于
背景技術(shù)：
存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，其配方合理，通過(guò)合理添加石墨烯和稀土元素，使其具有良好的強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能，同時(shí)具有耐腐蝕性與耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，包括鋁合金基體和石墨烯，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.2-1.8％、si：0.18-0.25％、cr：0.08-0.2％、mg：0.6-0.8％、mn：0.1-0.2％、fe：0.3-0.4％、zn：0.3-0.5％、ti：0.02-0.06％、v：0.1-0.2％、ni：0.1-0.2％、mo：0.04-0.07％、zr：0.05-0.12％、nd：0.04-0.08％、la：0.04-0.06％、ce：0.03-0.05％，余量為al。具體實(shí)施例中，cu的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％，si的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％，cr的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％，mg的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.62％、0.65％、0.68％、0.7％、0.74％、0.78％，mn的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.19％，fe的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.32％、0.34％、0.36％、0.38％，zn的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.32％、0.35％、0.37％、0.4％、0.45％、0.48％，ti的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.03％、0.04％、0.045％、0.05％、0.055％，v的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.19％，ni的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.19％，mo的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.045％、0.05％、0.055％、0.06％、0.065％，zr的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.06％、0.08％、0.1％、0.11％，nd的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.045％、0.05％、0.06％、0.07％、0.075％，la的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.045％、0.05％、0.055％，ce的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)還可以為0.035％、0.04％、0.045％，余量為al。優(yōu)選地，石墨烯在高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金中的含量為0.5-0.8％。優(yōu)選地，石墨烯中固定碳含量≥99.5％，石墨烯的粒度為240-270目。優(yōu)選地，鋁合金基體的組分中，nd、la、ce的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足如下關(guān)系式：0.13％≤nd+la+ce≤0.17％。優(yōu)選地，鋁合金基體的組分中，cu、cr、mn、v的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足如下關(guān)系式：1.1％≤0.5×cu+cr+mn+v≤1.3％。優(yōu)選地，鋁合金基體的組分中，mg、ti、zr的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足如下關(guān)系式：0.74％≤mg+ti+zr≤0.91％。優(yōu)選地，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.4-1.6％、si：0.2-0.22％、cr：0.1-0.16％、mg：0.65-0.75％、mn：0.12-0.18％、fe：0.32-0.37％、zn：0.35-0.45％、ti：0.03-0.05％、v：0.12-0.18％、ni：0.12-0.18％、mo：0.045-0.065％、zr：0.07-0.1％、nd：0.05-0.07％、la：0.045-0.056％、ce：0.035-0.045％，其余為al。優(yōu)選地，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.5％、si：0.21％、cr：0.13％、mg：0.72％、mn：0.15％、fe：0.35％、zn：0.4％、ti：0.042％、v：0.15％、ni：0.15％、mo：0.052％、zr：0.085％、nd：0.062％、la：0.05％、ce：0.04％，其余為al。本發(fā)明采用常規(guī)工藝制得。本發(fā)明中通過(guò)加入mg、ti和zr，并控制其在鋁合金中的含量，在鋁合金中形成mg5al8相、al3ti相和al3zr相，彌散分布在鋁合金中，結(jié)晶時(shí)形成非自發(fā)核心，細(xì)化了鋁合金組織結(jié)構(gòu)，提高了鋁合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；cu、cr、mn和v配合，并使cu、cr、mn、v的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足：1.1％≤0.5×cu+cr+mn+v≤1.3％，改善了cu對(duì)鋁合金抗腐蝕性造成的不利影響，生成強(qiáng)化相cual2和mnal6，各強(qiáng)化相均勻沉淀，起到固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化效果，提高鋁合金的抗腐蝕性和焊接性能，同時(shí)能溶解雜質(zhì)鐵，減小fe對(duì)鋁合金的有害影響，再與nd、la、ce配合，使鋁合金熔鑄時(shí)成分過(guò)冷，阻止鋁合金再結(jié)晶，提高鋁合金再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒，減少二次晶間距，提高鋁合金的致密度，與石墨烯配合，石墨烯的比表面積大，均勻分布在鋁合金基體中，與基體形成良好的結(jié)合界面，阻礙結(jié)合界面受力過(guò)程中的位錯(cuò)移動(dòng)和裂紋擴(kuò)展，減少鋁合金中的氣體和夾雜，進(jìn)一步細(xì)化晶粒，提高鋁合金的致密度，并促進(jìn)夾雜相趨于球化，同時(shí)降低鋁合金液的表面張力，增加鋁合金液的流動(dòng)性，提高鋁合金的熱加工性能，cu、cr、mn、v、nd、la、ce和石墨烯配合，進(jìn)一步改善鋁合金的性能，提高了鋁合金的韌性和降低鋁合金應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性，同時(shí)顯著提高鋁合金的強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性和耐磨性能，延長(zhǎng)了鋁合金的使用壽命；si、mg和ni配合，降低鋁合金間隙原子交互作用的能量和晶體點(diǎn)陣中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)抗力，促進(jìn)應(yīng)力松弛，同時(shí)生成強(qiáng)化相mg2si，提高鋁合金的韌性、抗裂性、鑄造性能和抗腐蝕性，降低鋁合金脆性斷裂傾向。本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，其配方合理，通過(guò)合理添加石墨烯和稀土元素，使其具有良好的強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能，同時(shí)具有耐腐蝕性與耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施方式下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，包括鋁合金基體和石墨烯，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.8％、si：0.25％、cr：0.08％、mg：0.6％、mn：0.1％、fe：0.4％、zn：0.3％、ti：0.02％、v：0.2％、ni：0.2％、mo：0.04％、zr：0.12％、nd：0.04％、la：0.06％、ce：0.03％，余量為al。實(shí)施例2本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，包括鋁合金基體和石墨烯，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.2％、si：0.18％、cr：0.2％、mg：0.8％、mn：0.2％、fe：0.3％、zn：0.5％、ti：0.06％、v：0.1％、ni：0.1％、mo：0.07％、zr：0.05％、nd：0.08％、la：0.04％、ce：0.05％，余量為al。其中，石墨烯在高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金中的含量為0.5％；石墨烯中固定碳含量為99.5％，石墨烯的粒度為240目。實(shí)施例3本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，包括鋁合金基體和石墨烯，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.5％、si：0.21％、cr：0.14％、mg：0.72％、mn：0.15％、fe：0.35％、zn：0.42％、ti：0.04％、v：0.14％、ni：0.15％、mo：0.055％、zr：0.08％、nd：0.06％、la：0.05％、ce：0.04％，余量為al。其中，石墨烯在高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金中的含量為0.65％；石墨烯中固定碳含量為99.9％，石墨烯的粒度為250目。實(shí)施例4本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，包括鋁合金基體和石墨烯，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.65％、si：0.22％、cr：0.12％、mg：0.75、mn：0.12％、fe：0.36％、zn：0.33％、ti：0.03％、v：0.12％、ni：0.18％、mo：0.05％、zr：0.1％、nd：0.05％、la：0.055％、ce：0.035％，余量為al。其中，石墨烯在高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金中的含量為0.8％；石墨烯中固定碳含量為99.8％，石墨烯的粒度為270目。實(shí)施例5本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金，包括鋁合金基體和石墨烯，鋁合金基體的組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：cu：1.45％、si：0.2％、cr：0.15％、mg：0.65％、mn：0.18％、fe：0.34％、zn：0.45％、ti：0.05％、v：0.18％、ni：0.12％、mo：0.06％、zr：0.07％、nd：0.07％、la：0.045％、ce：0.045％，余量為al。其中，石墨烯在高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金中的含量為0.7％；石墨烯中固定碳含量為99.85％，石墨烯的粒度為260目。對(duì)本發(fā)明實(shí)施例3中一種高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金在常溫常壓下進(jìn)行性能測(cè)試，與現(xiàn)有技術(shù)相比結(jié)果如下表所示：屈服強(qiáng)度/mpa拉伸強(qiáng)度/mpa硬度/hrc現(xiàn)有技術(shù)550590160實(shí)施例3650.5695.5180通過(guò)上述表格可以看出，本發(fā)明所述高強(qiáng)度石墨烯稀土鋁合金與現(xiàn)有技術(shù)相比，在屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和硬度方面都得到了提升，表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能，更適合于生產(chǎn)使用。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12