一種Al-10Mg合金性能的優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種合金性能的優化方法，屬于金屬材料領域。
【背景技術】
[0002] 鋁鎂合金因具有高耐蝕性、低密度、表面光潔和可切削加工性強等優點，被主要應 用于制造在燃氣、海水等腐蝕介質下承受載荷的零部件。研究表明：稀土元素能夠使鋁鎂合 金晶粒細化，減少組織偏析，有可能形成A1-RE化合物，從而使其綜合性能得到提高；另外， 就其他各類型鋁鎂合金而言，組織的純凈化、細晶化和均質化是提高合金綜合性能的基礎。 稀土在這些方面的作用尤為顯著，稀土在鋁合金中的存在形式和細化機理一直是稀土鋁合 金的一個主要研究范疇。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于：提供一種Al-10Mg合金性能的優化方法，以解決現有Al-10Mg 合金性能不足以滿足需要的問題。
[0004] 本發明的方案如下：一種Al-10Mg合金性能的優化方法，在純鋁、純鎂的基礎上制 備Al-10Mg合金，在制備過程中，以Al-Sc中間合金的形式加入鈧，制備完成后，合金中鈧的 含量為〇. 1-1%。
[0005] 制備完成后，合金中鈧的含量為0.4%。
[0006] 制備完成后，合金中鈧的含量為0.6%。
[0007] 制備完成后的Al-10Mg合金在電阻爐中進行435°CX16h固溶處理，出爐后60°C 水冷。
[0008] 本發明與現有技術相比，主要優點是在合金中加入適量的鈧，可有效提高Al-10Mg 合金的抗拉強度和延伸率，適當添加量的稀土鈧及固溶處理能夠使Al-10Mg合金得到有效 強化。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發明實驗例中，Al-10Mg合金的抗拉強度隨鈧添加量變化的曲線圖； 圖2為本發明實驗例中，Al-10Mg合金的延伸率隨鈧添加量變化的曲線圖。
【具體實施方式】
[0010] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明作進一步地詳細 描述， 實驗例： 1.實驗材料和實驗方法： 在純鋁、純鎂的基礎上，以Al-Sc中間合金的形式加入鈧，配制四種不同鈧添加量（0、 0. 2%、0.4%、0.6%)的Al-10Mg合金，鎂的氧化燒損率按2%計算[9]。先將純鋁放入石墨坩 堝中熔化，740°C左右將Al-Sc中間合金壓入金屬液。熔煉溫度控制在780°C，攪拌三分鐘， 加入六氯乙烷（C2C16)進行精煉，扒渣后澆注到預熱至260°C左右的鋼模中，得到10mm的鑄 態試棒。
[0011] 將鑄態試棒在箱式電阻爐中進行435°CX16h固溶處理，出爐后60°C水冷。常溫 下，利用CSS-4410電子萬能材料實驗機測定試樣的抗拉強度及延伸率，拉伸速率為1mm/ min;切取金相試樣，磨制并用體積分數為4%的HF水溶液腐蝕；利用JSM-T200型掃描電鏡 及其能譜儀分析合金形貌及元素分布；用X-PertPRO型X射線衍射儀分析合金中的物相。
[0012] 2.實驗結果與分析 2. 1力學性能分析 圖1和圖2為不同添加量鈧及固溶處理對Al-10Mg合金的力學性能影響的測試結果。 可以看出：當鈧的添加量在0. 2-0. 4%之間時，鑄態及固溶態Al-10Mg合金的抗拉強度不斷 增加，延伸率卻變化平緩，當鈧的添加量達到0.4%時，，表現出良好的綜合拉伸性能；進一 步增大稀土鈧的添加量，達到0.6%時，Al-10Mg合金的抗拉強度、延伸率趨于降低。可見， 適當添加量的稀土鈧及固溶處理能夠使Al-10Mg合金得到有效強化。
[0013] 3.討論 由Al-10Mg合金力學性能測試結果（圖1和圖2)，添加適量的稀土鈧能不同程度提高 鑄態及固溶態Al-10Mg合金的抗拉強度和延伸率。Al-10Mg合金的力學性能主要取決于 其顯微組織特性，鑄態Al-10Mg合金的力學性能較低，這與鑄態合金中晶粒較為粗大、枝晶 發達有關，當加入適量的稀土鈧后，其力學性能有所改善，而經過435°CX16h固溶處理后， 其力學性能又得到提升。分析可知：首先，稀土鈧能夠細化鑄態Al-10Mg合金晶粒，產生細 晶強化作用，EDS分析表明，鈧基本不溶于a-A1基體，而主要是形成A13Sc相分布于在晶 界區域，這說明稀土鈧在Al-10Mg合金中的固溶度極低。在凝固過程中，稀土鈧趨于富集 在固/液界面前沿，這樣就增大相界面處成分過冷度，進而促進基體晶粒均勻形核，細化了 合金晶粒；其次，A13Sc相的形態及分布也對Al-10Mg合金力學性能存在一定影響，添加適 量稀土鈧會形成一定數量的細小顆粒狀或短桿狀A13Sc相，沿晶界彌散分布，該類形態的 A13Sc相可起到釘扎晶界、阻礙位錯運動、防止晶間變形的作用，過量稀土鈧會使A13Sc相 的尺寸及數量增大，且在晶界區域密集分布，根據晶界強化理論，粗大的高熔點物相在晶界 連續分布將降低晶界結合強度，導致稀土對合金的強化作用減弱；而適當的固溶處理工藝 (435°CX16h)，能夠使析出相溶解到α-Al基體中，發生點陣畸變，產生固溶強化作用，提 高了Al-10Mg合金的力學性能。
[0014] 4.最終最好的結果
5.結論 稀土鈧通過對晶粒的細化作用，提高了Al-10Mg合金的力學性能；在固溶處理工藝 (435°CX16h)條件下，當稀土鈧的添加量為0. 4%時，Al-10Mg合金的力學性能最為優良， 抗拉強度達到249MPa，延伸率達到5. 9% ; 在Al-10Mg合金中添加稀土鈧形成A13Sc相，主要是以顆粒狀或短桿狀形態彌散分布 與晶界附近，通過阻礙晶間變形、釘扎晶界使合金力學性能得到提高。
【主權項】
1. 一種Al-10Mg合金性能的優化方法，在純鋁、純鎂的基礎上制備Al-10Mg合金，其特 征在于：在制備過程中，以Al-Sc中間合金的形式加入鈧，制備完成后，合金中鈧的含量為 0.1-1%。2. 根據權利要求1所述一種Al-10Mg合金性能的優化方法，其特征在于：制備完成后， 合金中鈧的含量為0. 4%。3. 根據權利要求1所述一種Al-10Mg合金性能的優化方法，其特征在于：制備完成后， 合金中鈧的含量為0. 6%。4. 根據權利要求1所述一種Al-10Mg合金性能的優化方法，其特征在于：制備完成后 的Al-10Mg合金在電阻爐中進行435°CX16h固溶處理，出爐后60°C水冷。
【專利摘要】本發明提供一種Al-10Mg合金性能的優化方法，在純鋁、純鎂的基礎上制備Al-10Mg合金，在制備過程中，以Al-Sc中間合金的形式加入鈧，制備完成后，合金中鈧的含量為0.1-1%。以解決現有Al-10Mg合金性能不足以滿足需要的問題。本發明屬于金屬材料領域。
【IPC分類】C22C21/06, C22C1/03
【公開號】CN105274370
【申請號】CN201410261833
【發明人】王美
【申請人】王美
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月13日