超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑及其制備和添加方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑及其制備和添加方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)變形鋁合金，因其具有較高的強(qiáng)度和硬度、較好的耐腐蝕性和韌性、良好的加工性及焊接性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。自1943年美國首次開發(fā)出可實際應(yīng)用的7075鋁合金以來，世界各國材料工作者通過改變Zn，Mg和Cu的含量，降低雜質(zhì)元素Fe和Si的含量，提高Zn與Mg的質(zhì)量比以及添加一些微量元素(如稀土元素Zr和Sc)，相繼研制出了一些新型7XXX系鋁合金，目前材料工作者非常重視對該類合金的研宄。但提高材料強(qiáng)度時一般伴有材料塑性的降低，只有晶粒細(xì)化強(qiáng)化可以在提高強(qiáng)度的同時而塑性不降低。對材料進(jìn)行合金的成分設(shè)計、冶金質(zhì)量的控制及熔鑄，達(dá)到降低雜質(zhì)元素的含量，改善材料組織提高其性能等方面是此類材料研宄的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑及其制備和添加方法，其目的是解決以往的方式所存在的效果不理想的問題。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑，其特征在于:該細(xì)化劑化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為:1.0-2.5wt%Cu, 1.5~3.0wt%Mg,4.5~6.5wt%Zn,0.4~0.5wt%RE,0.2~0.4wt%Be，余量為 Al。
[0005]如上所述的超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑的制備方法，其特征在于:本發(fā)明的制備方法是選用高純鋁，精確按照質(zhì)量比例配置Al、Zn、Mg、Cu元素及RE和Be，熔化溫度為950~1000°C，采用噴射霧化技術(shù)制備粉末細(xì)化劑，霧化用N2氣體，氣壓是1.0MPa?
[0006]將高純鋁放入石墨坩禍中，隨后將石墨坩禍放在電阻爐內(nèi)，加熱到780°C，將純鋁錠熔化后，按Al-Zn-Mg-Cu合金的名義成分配料分別加入Al-RE中間合金和Al-Cu中間合金，待熔化后加入純Mg錠和Zn錠并攪拌均勻，隨后加入Be，升溫到950~1000°C，制備液態(tài)的細(xì)化劑。
[0007]當(dāng)液態(tài)細(xì)化劑隨導(dǎo)管從坩禍流出時，環(huán)形加入1.0MPa氮?dú)馐怪F化，制成粉末狀細(xì)化劑，使得其各個組分的含量符合權(quán)利要求1所述的質(zhì)量百分比。
[0008]細(xì)化劑制備的熔化溫度是1000°C，為了防止細(xì)化劑的氧化，先將霧化罐體抽成真空，然后再充入氮?dú)狻?br>[0009]如上述的超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑的添加方法，其特征在于:A1-Zn- Cu-Mg系列超強(qiáng)鋁合金的成分與所用細(xì)化劑的成分相近，將合金熔煉結(jié)束后，降低溫度到750~780°C時，按合金質(zhì)量5%的數(shù)量添加細(xì)化劑，攪拌均勻后停留20~30min，隨后澆鑄制備鋁合金鑄錠。
[0010]優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明提供一種超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑及其制備和添加方法，其目的在于針對現(xiàn)有超高強(qiáng)度鋁合金上述的可開發(fā)性，提供一種含Al、Cu、Mg、Zn、RE及Be等元素的一種超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑的制備及添加方法。在超硬鋁合金的基礎(chǔ)上，通過添加適量的該細(xì)化劑，可以改善合金的強(qiáng)度和韌性，以滿足上述工業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)域的需要。
[0011]本發(fā)明的細(xì)化劑采用純鋁錠為母合金，加入鋁-稀土中間合金和鋁-銅中間合金，純鎂錠、鋅錠和少量鈹錠等制成，該細(xì)化劑的化學(xué)組成與所用于的超高強(qiáng)度鋁合金的化學(xué)組成相同。
本發(fā)明對Al-Zn-Mg-Cu超高強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑的制備方法進(jìn)行了改進(jìn)，同時在細(xì)化劑中添加了 RE和BE等元素，將細(xì)化劑的細(xì)化作用與凈化作用相結(jié)合，達(dá)到細(xì)化晶粒、凈化成分和改善力學(xué)性能的目的。
[0012]本發(fā)明的超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑具有制備工藝簡單，顆粒大小均勻，細(xì)化及凈化作用顯著，添加方法簡單等優(yōu)點(diǎn)，易于推廣使用，特別適合于規(guī)模化商業(yè)超強(qiáng)鋁合金生產(chǎn)，極具市場潛力。
[0013]【附圖說明】:
圖1為利用熔煉技術(shù)與霧化制粉技術(shù)相結(jié)合制備的所制備的Al-6Zn-2Mg-2Cu超高強(qiáng)鋁合金的鑄態(tài)組織圖。
[0014]【具體實施方式】:
本發(fā)明提供一種超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑，以純鋁錠為母材，加入合金元素及RE和Be制成，該細(xì)化劑化學(xué)組成按質(zhì)量百分比為:1.0-2.5wt%Cu，1.5-3.0wt%Mg，4.5-6.5wt%Zn，0.4-0.5wt%RE, 0.2-0.4wt%Be，余量為 Al。
[0015]超強(qiáng)鋁合金細(xì)化劑的制備方法，本發(fā)明的制備方法是選用高純鋁，精確按照質(zhì)量比例配置Al、Zn、Mg、Cu元素及RE和Be，使得其各個組分的含量符合上述細(xì)化劑的組分質(zhì)量百分比，熔化溫度為950~1000°C，采用噴射霧化技術(shù)制備粉末細(xì)化劑，霧化用N2氣體，氣壓是1.0Mpa，細(xì)化劑制備的熔化溫度是1000°C。
[0016]將高純鋁放入石墨坩禍中，隨后將石墨坩禍放在電阻爐內(nèi)，加熱到780°C，將純鋁錠熔化后，按Al-Zn-Mg-Cu合金的名義成分配料分別加入Al-RE中間合金和Al-Cu中間合金，待熔化后加入純Mg錠和Zn錠并攪拌均勻，隨后加入適量的Be，升溫到950~1000°C，制備液態(tài)的細(xì)化劑。
[0017]當(dāng)液態(tài)細(xì)化劑隨導(dǎo)管從坩禍流出時，環(huán)形加入1.0MPa氮?dú)馐怪F化，制成粉末狀細(xì)化劑，使得其各個組分的含量符合上述細(xì)化劑的質(zhì)量百分比。為了防止細(xì)化劑的氧化，先將霧化罐體抽成真空，然后再充入氮?dú)狻?br>[0018]實施例1:
將高純鋁放入石墨坩禍中，隨后將石墨坩禍放在電阻爐內(nèi)，加熱到780V，將純鋁錠熔化后，按Al-Zn-Mg-Cu合金的名義成分配料分別加入Al-RE中間合金和Al-Cu中間合金，待熔化后加入純Mg錠和Zn錠并攪拌均勻，隨后加入適量的Be，升溫到1000°C，制備液態(tài)的細(xì)化劑。
[0019]當(dāng)液態(tài)細(xì)化劑隨導(dǎo)管從坩禍流出時，環(huán)形加入1.0MPa氮?dú)馐怪F化，制成粉末狀細(xì)化劑，使得其各個組分的含量符合2.5wt%Cu，1.5wt%Mg，5wt%Zn，0.4wt%RE，0.2wt%Be，余量為Al的質(zhì)量百分比。為了防止細(xì)化劑的氧化，先將霧化罐體抽成真空，然后再充入氮?dú)狻?br>[0020]實施例2:
將高純鋁放入石墨坩禍中，隨后將