[发明专利]一种添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工艺方法。

背景技术

随着电力、电器用电需求的急剧增长，输电线路已日益向高强度、高耐热、高载电量方向发展，然而我国目前的输电线路基本上仍是以应用最广的普通架空铝导线为主，由于这种导线强度低、耐热性差，使用受到限制。高强耐热铝合金导线是一种具备较高强度和运行温度的特种导线，但提升强度和耐热性的同时势必导致导电率的降低。添加微量稀土及Sc、Y元素是改善富镁Al-Mg合金综合性能的有效途径。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工艺方法，力学性能、导电性能和耐热性能综合性更好，以克服现有技术问题的不足。

本发明采用的技术方案是：一种添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工艺方法，包括以下步骤：

（1）配料：硼化后质量分数为99.7％的工业纯铝，成分为：99.685%Al、0.020%B、0.067%Si、0.111%Fe、0.005%Mg、0.001%Cr、0.007%Ni、0.033%Ti、其余0.071，所需添加1.9%Mg、0.2%Y和0.12%Sc，Mg、Y和Sc为合金；

（2）熔炼铸造：用刚玉坩埚在井式电阻炉中进行熔炼，熔炼温度控制在780℃，700℃左右将含Mg、Y和Sc的合金压入金属液，搅拌三分钟，精炼，扒渣后浇注到预热至260℃左右的钢模中成型。

所述步骤（2）中所采用Al-5%Sc、Al-10%Mg和Al-10%Y中间合金加入。

所述步骤（2）中采用六氯乙烷(C₂Cl₆)精炼。

本发明有益效果：与现有技术相比，效果如下：

在Al-Mg合金中加入定量稀土Y（0.2%）后，抗拉强度和耐热性能升高。合金中加入Sc后，组织继续细化，并形成Al₃Sc粒子分布于晶界处；当加入0.12%Sc时，合金综合性能相对良好，抗拉强度达到141MPa，伸长率为36%，导电率为51.12IACS%，耐热温度为118℃；当加入0.18%Sc时，形成粗大Al₃Sc粒子并与其他稀土化合物相互交织在一起呈短柄或块状分布，将附近α-Al基体挤压成层片状，导致力学性能下降。

附图说明

图1为本发明的Al-Mg合金力学性能图；

图2为本发明的Al-Mg合金电学性能图。

具体实施方式

一种添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工艺方法，包括以下步骤：

（1）配料：硼化后质量分数为99.7％的工业纯铝，成分为：99.685%Al、0.020%B、0.067%Si、0.111%Fe、0.005%Mg、0.001%Cr、0.007%Ni、0.033%Ti、其余0.071，所需添加1.9%Mg、0.2%Y和0.12%Sc，Mg、Y和Sc为合金；

（2）熔炼铸造：用刚玉坩埚在井式电阻炉中进行熔炼，熔炼温度控制在780℃，700℃左右将含Mg、Y和Sc的合金压入金属液，搅拌三分钟，精炼，扒渣后浇注到预热至260℃左右的钢模中成型。

所述步骤（2）中所采用Al-5%Sc、Al-10%Mg和Al-10%Y中间合金加入。

所述步骤（2）中采用六氯乙烷(C₂Cl₆)精炼。

采用如下几种配料进行铸造合金，如表1所示。

采用上述一种添加Y和Sc元素提高Al-Mg合金性能的工艺方法，可以得出不同稀土Y、Sc元素添加量Al-Mg合金力学及电学性能的影响，如图1~图2所示。由图可以看出，加入定量Y后，各项性能得到提升；随着稀土Sc含量的增加，抗拉强度及伸长率都呈先增后降趋势，导电率降低；2号试样有较好导电性能，导电率为51.57IACS%；4号试样有较好综合力学性能，抗拉强度达到141MPa，导电率为51.12IACS%，伸长率为36.5%。可见，适当添加量的稀土Y、Sc能够在小幅度降低导电率的前提下，改善Al-Mg合金的力学性能。