一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料及其處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料及其處理工
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【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是以鋁為基體元素的合金組成，主要包括的合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，還包括鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等合金元素。鋁合金的密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，是在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬材料，其使用量?jī)H次于鋼。
[0003]通常，屈服強(qiáng)度在500MPa以上的鋁合金被稱為超高強(qiáng)度鋁合金，它們是以AL-Zn-Mg-Cu系和Al-Zn-Mg系為主的可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。自上世紀(jì)中葉以來(lái)，為了提高Al-Zn-Mg系鋁合金的力學(xué)性能，并解決高鋅、高鎂鋁合金中嚴(yán)重存在的應(yīng)力腐蝕問(wèn)題，國(guó)外在該類銷合金中添加Cu、Cr、Mn等元素，由此產(chǎn)生了一系列的新型AL-Zn-Mg-Cu超硬鋁合金。它由于具有高的比強(qiáng)度和硬度、良好的熱加工性、優(yōu)良的焊接性能、高斷裂韌度，以及高抗應(yīng)力腐蝕能力等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，并成為這個(gè)領(lǐng)域中重要的材料之
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料及其處理工藝，本發(fā)明產(chǎn)品硬度高，強(qiáng)度大，耐磨損，耐腐蝕，抗裂性能佳，可在極端環(huán)境中使用，不易老化變形，使用壽命長(zhǎng)。
[0005]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硅:10.2-10.8%，硼:1.05-1.07%，鎂:2.23-2.25%，鈦:1.89-1.91%，釩:0.58-0.62%，鉻:3.36-3.38%，錳:4.17-4.19%，鎳:0.92-0.94%，銅:5.21-5.23%，砸:0.24-0.26%，鋯:0.77-0.79%，鈮:0.06-0.08%，鉬:0.32-0.34%，銀:0.76-0.78%，銦:0.13-0.15%，錫:6.15-6.17%，復(fù)合稀土:0.80-0.84%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:22-24%，鈰:13-15%，鐠:7_9%，釹:11_13%，銪:8-12%，其余為鋱。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硅:10.2%，硼:1.05%，鎂:2.23%，鈦:1.89%，釩:0.58%，鉻:3.36%，錳:4.17%，鎳:0.92%，銅:5.21%，砸:0.24%，鋯:0.77%，鈮:0.06%，鉬:0.32%，銀:0.76%，銦:0.13%，錫:6.15%，復(fù)合稀土:0.80%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:22%，鈰:13%，鐠:7%，釹:11%，銪:8%，其余為鋱。
[0007]本發(fā)明提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硅:10.8%，硼:1.07%，鎂:2.25%，鈦:1.91%，釩:0.62%，鉻:3.38%，錳:4.19%，鎳:0.94%，銅:5.23%，砸:0.26%，鋯:0.79%，鈮:0.08%，鉬:0.34%，銀:0.78%，銦:0.15%，錫:6.17%，復(fù)合稀土:0.84%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:24%，鈰:15%，鐠:9%，釹:13%，銪:12%，其余為鋱。
[0008]本發(fā)明提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硅:10.5%，硼:1.06%，鎂:2.24%，鈦:1.90%，釩:0.60%，鉻:3.37%，錳:4.18%，鎳:0.93%，銅:5.22%，砸:0.25%，鋯:0.78%，鈮:0.07%，鉬:0.33%，銀:0.77%，銦:0.14%，錫:6.16%，復(fù)合稀土:0.82%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:23%，鈰:14%，鐠:8%，釹:12%，銪:10%，其余為鋱。
[0009]本發(fā)明中硅元素含量達(dá)到10.5%時(shí)，硅元素可作為還原劑和脫氧劑，能顯著提高金屬的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用。
[0010]進(jìn)一步的，
本發(fā)明還提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟:
步驟(I):將純鋁錠置入工頻熔煉保溫爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為703-705°C，熔煉時(shí)間為17-19分鐘，然后降溫至522-524?，溫度保溫11-13分鐘，得到鋁液；
步驟(2):按上述配比加入硼、銅、砸、銀、錫元素，并將工頻熔煉保溫爐的溫度升到733-7350C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合12-14分鐘，再加入復(fù)合稀土，并將工頻熔煉保溫爐的溫度降到681-683°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合11-13分鐘，按上述配比加入鎂、鈦、釩、鉻、錳、鋯、鈮、鉬、銦元素，并將工頻熔煉保溫爐的溫度升到711-713°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合22-24分鐘；
步驟(3):將硅添加到步驟(2)的合金液中，將工頻熔煉保溫爐的溫度控制在732-734°C，時(shí)間保持在32-34min，全程吹氬氣，控制氬氣流量為18_20L/min，氬氣壓力為0.21-0.22MPa，得到精煉合金液；
步驟(4):在536-538°C的溫度下進(jìn)行氬氣保護(hù)模鑄，凝固后將溫度保持在195_197°C，保溫時(shí)間為12-14h，最后空冷至室溫，清洗表面，檢驗(yàn)尺寸。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明鋁合金中添加了:硅，作為還原劑和脫氧劑，能顯著提高金屬的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用；錳，是良好的脫氧劑和脫硫劑，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高金屬的淬性，改善金屬的熱加工性能，同時(shí)有極高的耐磨性；鉻，能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時(shí)又能提高金屬的抗氧化性和耐腐蝕性；鎳，能提高金屬的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性，對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力；鉬，能使金屬的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力，提高機(jī)械性能；鈦，是強(qiáng)脫氧劑，能使金屬的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力，降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能；釩，是優(yōu)良脫氧劑，可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性，與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力；鈮，能細(xì)化晶粒和降低金屬的過(guò)熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力，改善焊接性能，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象；銅，能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能；硼，可改善金屬的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度；稀土，可以改變金屬中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了金屬的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能，提高耐磨性；鋯，冶煉過(guò)程中的除氧、硫、磷劑，Zr、Hf能提高金屬的強(qiáng)度與硬度。
[0012]本發(fā)明產(chǎn)品硬度高，強(qiáng)度大，耐磨損，耐腐蝕，抗裂性能佳，可在極端環(huán)境中使用，不易老化變形，使用壽命長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硅:10.2%，硼:1.05%，鎂:2.23%，鈦:1.89%，釩:0.58%，鉻:3.36%，錳:4.17%，鎳:0.92%，銅:5.21%，砸:0.24%，鋯:0.77%，鈮:0.06%，鉬:0.32%，銀:0.76%，銦:0.13%，錫:6.15%，復(fù)合稀土:0.80%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:22%，鈰:13%，鐠:7%，釹:11%，銪:8%，其余為鋱。
[0014]本實(shí)施例還提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟:
步驟(I):將純鋁錠置入工頻熔煉保溫爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為703°C，熔煉時(shí)間為19分鐘，然后降溫至522°C，溫度保溫13分鐘，得到鋁液；
步驟(2):按上述配比加入硼、銅、砸、銀、錫元素，并將工頻熔煉保溫爐的溫度升到733°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合14分鐘，再加入復(fù)合稀土，并將工頻熔煉保溫爐的溫度降到681°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合13分鐘，按上述配比加入鎂、鈦、釩、鉻、錳、鋯、鈮、鉬、銦元素，并將工頻熔煉保溫爐的溫度升到711°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合24分鐘；
步驟(3):將硅添加到步驟(2)的合金液中，將工頻熔煉保溫爐的溫度控制在732°C，時(shí)間保持在34min，全程吹氬氣，控制氬氣流量為18L/min，氬氣壓力為0.21MPa，得到精煉合金液；
步驟(4):在536°C的溫度下進(jìn)行氬氣保護(hù)模鑄，凝固后將溫度保持在195°C，保溫時(shí)間為14h，最后空冷至室溫，清洗表面，檢驗(yàn)尺寸。
[0015]實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硅:10.8%，硼:1.07%，鎂:2.25%，鈦:1.91%，釩:0.62%，鉻:3.38%，錳:4.19%，鎳:0.94%，銅:5.23%，砸:0.26%，鋯:0.79%，鈮:0.08%，鉬:0.34%，銀:0.78%，銦:0.15%，錫:
6.17%，復(fù)合稀土:0.84%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:24%，鈰:15%，鐠:9%，釹:13%，銪:12%，其余為鋱。
[0016]本實(shí)施例還提供一種含亞共晶硅防腐鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟: 步驟(I):將純鋁錠置入工頻熔煉保溫爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為705°c，熔煉時(shí)間為17分鐘，然后降溫至524°C，溫度保溫11分鐘，得到鋁液；
步驟(2):按上述配比加入硼、銅、砸、銀、錫元素，并將工頻熔煉保溫爐的溫度升到735°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合12分鐘，再加入復(fù)合稀土，并將工頻熔煉保溫爐的溫度降到683°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合11分鐘，按上述配比加入鎂、鈦、釩、鉻、錳、鋯、鈮、鉬、銦元素，并將工頻熔煉保溫爐的溫度升到713°C，開(kāi)啟電爐振動(dòng)裝置使合金液體充分混合22分鐘；
步驟(3):將硅添加到步驟(2)的合金液中，將工頻熔煉保溫爐的溫度控制在734°C，時(shí)間保持在32min，全程吹氬氣，控制氬氣流量為20L