[发明专利]掺杂Mo2C及MgH2的高强度铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度铝合金，还涉及其制备方法。

背景技术

深加工用的铝合金往往需要首先铸造成大型的锭坯，如扁锭、圆棒等，再通过轧制、挤压、锻造等手段，加工成各种成品，这些过程基本上都要和热处理相结合，如果到可以直接使用的最终产品，则还要经过分割、表面加工、钝化处理等作业。这些加工手段，需要铝合金材料本身具备良好的深加工性能，包括铸造性能、压力加工变形性能、热处理强化性能、抗腐蚀性能、抗疲劳破坏性能、表面加工和涂覆性能等。其中，熔铸性能是铝合金深加工性能的基础。大型锭坯，尤其是厚度500mm以上的扁锭、厚板和直径500mm以上的圆棒，是大型高效深加工的代表性基材，而能否预制成大型锭坯，也是考验铝合金材料本身是否适合进行深加工的第一道技术关口。

铝合金液在凝固过程中，当体积收缩得不到补缩时，在铸件最后的凝固部位便形成管状或枝叉状等孔洞，称为缩孔。其形状为不规则的封闭孔或敞露于表面的孔洞，孔壁粗糙，带有枝晶组织。由于共晶体牌凝固结晶的最后阶段，所以缩孔容易产生在共晶体多的区域和铸件最后凝固的部位(热节处)。以Al-Si为基的共晶及过共晶型铝合金，由于合金的结晶间隔小，集中收缩的倾向大，所以在铸件补缩的不足部位容易形成管状集中缩孔，有时因有共晶成分的液体填充缩孔的结果，会出现较大的共晶偏析区或偏析层，尤其在缩孔周围容易形成共晶偏析。以Al-Cu、Al-Mg为基的固溶体型铝合金，结晶间隔较宽，在铸件补缩不足的部位容易形成枝叉状缩孔。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高强度铝合金，选择合适的合金成分，避免缩孔的形成，为高效深加工提供高端基材。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强度铝合金，以质量百分比计，包括0.4～0.8％的Si，小于等于0.7％的Fe，0.15～0.4％的Cu，小于等于0.15％的Mn，0.04～0.35％的Cr，小于等于0.25％的Zn，小于等于0.15％的Ti，1.6～2.4％的Mo，0.1～0.15％的C、0.2～0.3％的Mg，余量为Al和不可避免的杂质，每种杂质的含量不超过总质量百分比的0.05％，所有杂质的含量不超过总质量百分比的0.15％。

本发明还提供所述高强度铝合金的制备方法，以复合处理方式加入Mo₂C及MgH₂，包括以下步骤：

步骤一：按照所述高强度铝合金的组分备料，包括占总产品质量百分比0.4～0.8％的Si，小于等于0.7％的Fe，0.15～0.4％的Cu，小于等于0.15％的Mn，0.04～0.35％的Cr，小于等于0.25％的Zn，小于等于0.15％的Ti；

步骤二：先往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全熔化，按配方比例先加入步骤一的备料，使之完全溶解和熔化，精炼后在700～1000℃下保温，得到合金熔体；熔化过程在封闭环境内完成；

步骤三：使用氮气或惰性气体或氮气与惰性气体任意比例的混合气体对合金熔体进行除气净化作业，并持续通气直至反应完毕；同时将占总产品质量百分比1.7～2.55％的Mo₂C和0.21～0.31％的MgH₂粉末以流态化方式随上述气体加入到合金熔体中；进行搅拌，使Mo₂C及MgH₂在合金熔体中分布均匀，并与合金熔体充分反应；静置、调温至680～730℃，合金液出炉，沿以下两种流程分别进行不同制品的铸造生产。

流程一：沿流槽倾倒出炉，至立式水冷铸造机系统，铸造加工用锭坯，特别是铸造厚度500mm以上的大型扁锭和直径500mm以上的圆棒。

流程二：转注入铸件的铸模中，使用金属型、砂型或混合型铸方式，采用重力铸造、压力铸造或差压铸造工艺，铸造铝合金铸件，特别是铸造大型、薄壁或复杂结构的铝合金铸件。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种高强度铝合金，选择合适的合金成分，避免缩孔的形成，为高效深加工提供高端基材。

本发明解决了高温难溶金属元素在铝合金熔体中的溶化和物相平衡问题。Mo₂C及MgH₂在以流态化形式随保护性气体加入铝合金熔体过程中，具有比一般块状物质大得多的比表面积，能够实现快速的分散并与熔体充分接触，显著缩短了分散和均匀的时间。