專利名稱：一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料的高強度鋁合金的制備方法
技術領域：
本發明屬于有色金屬合金材料制備技術領域，涉及鑄鋁合金，尤其是一種加入 Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法。
背景技術：
鋁合金與鋼鐵相比具有比強度高、比剛度高、導熱性好、耐蝕性好等優點，與鈦合金、鎂合金相比具有資源儲量大、成本低、工藝性能好的優勢，因此鋁合金在航天航空工業、 高速列車、汽車工業以及其他工業領域大量的推廣和應用，是理想的輕量化材料。有數據統計，到2010年，雖然每輛汽車中的鋁合金用量已達到150Kg/輛但應用方向主要是殼體類鑄件，應用種類多為共晶或亞共晶鋁硅合金，而汽車中的支架類零件仍多為球墨鑄鐵QT400-18、QT400-15、QT450-10、QT500-7，其力學性能以QT450-10為例，即抗拉強度強度> 450Mpa，斷后延伸率> 10%，在耐高溫、耐腐蝕、高強、高韌、以及高延展性方面明顯不足。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，所制備的鋁合金具有耐高溫、耐腐蝕、高強、 高韌以及高延展性的特性。本發明的目的是這樣實現的一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，包括細化變質半固態復合坯料的制備及高強度鋁合金的制備，具體步驟是A、Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料的制備方法(1)將過200 300目金屬鉺粉、銅米以及破碎好的、金屬銻充分攪拌均勻，置于砂型模具中；(2)取溫度800-850 V的純鋁液澆入上述模具中，立即進行攪拌以形成半固態坯料，待上述半固態坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 1 0. 5mm的薄片，即得到 Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料薄片，備用；B、高強度鋁合金的制備方法(1)取雜質鐵、硅的含量均小于0. 15%且其它雜質總和小于0.05%的重熔鋁錠放于預熱爐中，在200 300°C的預熱爐中預熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至 700 750°C時進行精煉打渣；(2)按照復合坯料薄片與重熔鋁錠重量比0. 8 1. 2 10的比例加入坯料薄片， 并充分攪拌，熔體在700 750°C溫度下保溫1 2小時；(3)進行二次打渣除氣精煉，精煉后將浮渣處理干凈，并靜置10 15min ；；(4)在700 720°C進行鑄造，并取試樣檢測；
(5)檢測合格后成品包裝入庫。而且，所述Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料的制備方法中，金屬鉺粉銅米金屬銻純鋁液的重量比例為1 5 1 5 0. 2 1 30 50。而且，所述銅米制成直徑0. 6mm、長3mm的形狀。本發明取得的有益效果如下1、本合金材料具有高強高韌經檢測力學性能達到球磨鑄鐵QT450-10材料標準， 國標金屬型單鑄試棒的抗拉強度達到430Mpa以上，延伸率9%以上，硬度平均值HB彡125。2、本合金在T5狀態下，國標金屬型單鑄試棒的抗拉強度最大值可以達到470Mpa， 最小值為438Mpa，試樣抗拉強度的最小值為最大值的93% ；延伸率最大值16. 3%，最小值為13. 5%，硬度的最大值HB = 133，最小值HB = 126 ；由此看出本合金產品性能穩定。3、本合金對材料要求不是很高，不用增加材料成本。4、本合金中的合金元素的獲得沒有使用中間合金材料，與傳統鋁合金制造方法相比去掉了中間合金的熔煉環節，降低能耗與燒損的同時減少了污染，總生產成本降低了 20%以上，可替代球墨鑄鐵用于汽車中的支架類零件，突破汽車全鋁化的瓶頸。5、本合金的變質細化復合材料是由半固態坯料擠壓制得的，因此合金元素的細化變質效果及潤濕性都非常好、合金性能具有突破性的提高。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。實施例1 一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，步驟是(1)將鉺粉用200目篩子篩選剔除較大顆粒，過篩的鉺粉置于^rC烘干爐內預熱烘干1. 5小時，取出烘干后的鉺粉放于通風處自然冷卻至室溫備用；(2)用破碎機將金屬銻破碎成直徑1 3mm的碎塊備用；(3)將35公斤備用鉺粉，35公斤銅米，8公斤破碎好的金屬銻共同放入預熱爐里， 在250°C的爐溫下烘干預熱2小時；(4)將預熱好的鉺粉、銅米和金屬銻充分攪拌均勻置于砂型模具中；(5)取825°C的純鋁液400Kg澆入上述模具中并立即攪拌，形成半固態坯料，待上述半固態坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 3mm的坯料薄片即可備用；(6)取雜質鐵、硅的含量均小于0. 15%，其它雜質總和小于0.05%的重熔鋁錠放于預熱爐中，在200-300°C的預熱爐中預熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至 730°C時進行精煉打渣；(7)稱取坯料薄片20Kg、重熔鋁錠重量205Kg入爐加熱熔化，當爐料全部熔化后， 充分攪拌，(8)繼續升溫至740 V時停止加熱，熔體在700 740°C溫度下保溫2小時；(9)用自動噴粉機采用氬氣流2m3/h)將精煉劑(HGJ-2無鈉清渣劑)送入熔體中進行二次除氣精煉打渣；
(10))靜置 15min ；(11)在725°C進行鑄造，并取試樣檢測；通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金力學性能抗拉強度為440Mpa，延伸率為
14.4%，硬度平均值HB = 127。實施例2 一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，步驟是(1)將鉺粉用300目篩子篩選剔除較大顆粒，過篩的鉺粉置于^rC烘干爐內預熱烘干1. 5小時，取出烘干后的鉺粉放于通風處自然冷卻至室溫備用；(2)用破碎機將金屬銻破碎成直徑1 3mm的碎塊備用；(3)將40公斤備用鉺粉、40公斤銅米、9公斤破碎好的金屬銻共同放入預熱爐里， 在300°C的爐溫下烘干預熱3小時；(4)將預熱好的鉺粉、銅米和金屬銻充分攪拌均勻置于砂型模具中；(5)取850°C的純鋁液400Kg澆入上述模具中并立即攪拌，形成半固態坯料，待上述半固態坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 2mm的坯料薄片即可，備用；(6)取雜質鐵、硅的含量均小于0. 15%，其它雜質總和小于0. 05%的重熔鋁錠放于預熱爐中，在200 300°C的預熱爐中預熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至 725 °C時進行精煉打渣；(7)稱取坯料薄片30Kg、重熔鋁錠重量比310Kg入爐加熱熔化，當爐料全部溶化后，充分攪拌；(8)繼續升溫至740°C時停止加熱，熔體在700-730°C溫度下保溫1. 5小時；(9)用自動噴粉機采用氬氣流2m3/h)將精煉劑(HGJ-2無鈉清渣劑)送入熔體中進行二次打渣除氣精煉，精煉后將浮渣處理干凈；(10)靜置 IOmin ；(11)在715°C進行鑄造，并取試樣檢測；(12)檢測合格后成品包裝入庫。通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金力學性能抗拉強度為465Mpa，延伸率為
15.8%，硬度平均值HB = 132。下面以添加普通鋁基中間合金的ZLlOl鋁合金錠和加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半
固態復合坯料的高強韌鋁合金錠為例，對比現有技術各項性能指標
權利要求
1.一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，其特征在于包括細化變質半固態復合坯料的制備及高強度鋁合金的制備，具體步驟是A、A1+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料的制備方法(1)將過200 300目金屬鉺粉、銅米以及破碎好的、金屬銻充分攪拌均勻，置于砂型模具中；(2)取溫度800-850°C的純鋁液澆入上述模具中，立即進行攪拌以形成半固態坯料， 待上述半固態坯料的溫度降至200 300°C時取出，擠壓成0. 1 0. 5mm的薄片，即得到 Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料薄片，備用；B、高強度鋁合金的制備方法(1)取雜質鐵、硅的含量均小于0.15%且其它雜質總和小于0. 05%的重熔鋁錠放于預熱爐中，在200 300°C的預熱爐中預熱兩小時，然后在蓄熱爐中加熱，待溫度升至700 750°C時進行精煉打渣；(2)按照復合坯料薄片與重熔鋁錠重量比0.8 1.2 10的比例加入坯料薄片，并充分攪拌，熔體在700 750°C溫度下保溫1 2小時；(3)進行二次打渣除氣精煉，精煉后將浮渣處理干凈，并靜置10 15min；；(4)在700 720°C進行鑄造，并取試樣檢測；(5)檢測合格后成品包裝入庫。
2.根據權利要求1所述的加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，其特征在于所述Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料的制備方法中，金屬鉺粉銅米金屬銻純鋁液的重量比例為1 5 1 5 0. 2 1 30 50。
3.根據權利要求1所述的加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，其特征在于所述銅米制成直徑0. 6mm、長3mm的形狀。
全文摘要
本發明涉及一種加入Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料高強度鋁合金的制備方法，步驟是A、Al+Cu+Er+Sb細化變質半固態復合坯料的制備；B、高強度鋁合金的制備。本合金材料具有高強高韌經檢測力學性能達到球磨鑄鐵QT450-10材料標準，國標金屬型單鑄試棒的抗拉強度達到430Mpa以上，延伸率9％以上，硬度平均值HB≥125；合金中的合金元素的獲得沒有使用中間合金材料，與傳統鋁合金制造方法相比去掉了中間合金的熔煉環節，降低能耗與燒損的同時減少了污染，總生產成本降低了20％以上，可替代球墨鑄鐵用于汽車中的支架類零件，突破汽車全鋁化的瓶頸。
文檔編號C22F1/04GK102383007SQ20111034273
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者李志琴, 王如芬, 田紅杰, 翟盼盼, 霍慧娟 申請人:天津立中合金集團有限公司