[发明专利]一种高镁稀土铝合金大规格铸锭及其制备方法

说明书

一种高镁稀土铝合金大规格铸锭及其制备方法，它属于合金铸锭制造领域。它解决了现有含稀土元素的高镁大规格铸锭存在易出现组织缺陷和冶金缺陷的问题。材料：组成Mg，Mn，Er，Zr，Ti，Be，杂质和余量Al。方法：配料；熔炼；铸造；均匀化退火。本发明彻底解决了工业化条件下高镁铝合金铸锭成型困难、组织粗大、组织缺陷和冶金缺陷等铸锭质量不合格的问题，铸锭的组织均匀，无羽毛晶及粗大晶粒等组织缺陷，可将铸锭的合格率由30％提升至100％。制备成板材，强度性能比俄罗斯进口的同类板材提高约30MPa～50MPa，剥落耐蚀性能由E级提升至N级，能够替代进口板材，可用于制造大型船舶结构件，可有效降低船舶自重。本发明适用于制备高镁稀土铝合金大规格铸锭。

技术领域

本发明属于合金铸锭制造领域，具体涉及一种高镁稀土铝合金大规格铸锭及其制备方法。

背景技术

随着时代的进步，航空航天、舰船、轨道交通等行业飞速发展，航天器、大型飞机、大型舰船等的建造，在对材料综合性能要求提高的同时，对材料的尺寸规格也要求越来越大，因此，研制优化大规格结构件，制造所需的大规格铸锭也势在必行，另外铸锭规格的扩大，对于材料制备过程中生产效率的提高和能耗的降低也是有利的。

高镁铝合金材料以其优异的综合性能一直被广泛应用于航空航天、舰船等承力结构件。而高镁合金铸锭的制备，往往由于镁含量高，易产生铸锭铸造开裂、冶金缺陷等铸造废品，另外为进一步提高合金的综合性能，加入的稀土元素饵使得铸锭的熔炼、铸造以及铸锭组织控制更加困难。因此，为解决高镁稀土铝合金大规格铸锭的制备难题，需要对合金铸锭配料、熔炼、净化、铸造、均火等一系列工艺进行优化和匹配。目前工业化条件下高镁铝合金铸锭成型困难、宜出现粗大化合物、羽毛晶、铸态组织粗大等组织缺陷以及氧化膜、气孔等冶金缺陷，铸锭的成品合格率不到30％。

发明内容

本发明的目的是解决现有含稀土元素的高镁大规格铸锭存在易出现组织缺陷和冶金缺陷的问题，而提供一种高镁稀土铝合金大规格铸锭及其制备方法。

一种高镁稀土铝合金大规格铸锭，它按照重量百分比组成为Mg：4.5％～7.0％，Mn：0.8％～1.3％，Er：0.05％～0.25％，Zr：0.02％～0.12％，Ti：0.02％～0.03％，Be：0.0005％～0.005％，杂质和余量Al；所述杂质按照重量百分比组成为Si0.15％、Fe0.20％、Na0.0005％、K0.0015％和Ca0.0005％。

上述一种高镁稀土铝合金大规格铸锭的制备方法，它按以下步骤进行：

一、配料：按照高品质高镁稀土铝合金大规格铸锭中各元素质量百分比为Mg：4.5％～7.0％，Mn：0.8％～1.3％，Er：0.05％～0.25％，Zr：0.02％～0.12％，Ti：0.02％～0.03％，Be：0.0005％～0.005％和余量Al的比例称取纯镁锭、铝锰中间合金、铝饵中间合金、铝锆中间合金、铝钛中间合金和铝钛硼丝晶粒细化剂、铝铍中间合金、纯铝锭；

二、熔炼：

A、采用电炉添加熔化固体料方式将步骤一称取的纯铝锭和铝锰中间合金加入到熔炼炉中，熔炼温度740～780℃，当熔体温度达到780℃时加入铝饵中间合金总量的一半，并保持熔体温度不低于780℃，保温25min，然后进行搅拌，搅拌后加入另外一半铝饵中间合金，熔体温度回升至780℃，保温25min，然后进行搅拌，保持熔体温度不低于780℃并保温25min后，进行搅拌，搅拌后加入铝锆中间合金，得到熔体；

B、将步骤A所得熔体降温至760℃，加入步骤一称取的纯镁锭、铝铍中间合金和铝钛中间合金，搅拌后得到铝合金熔体；

C、将步骤B所得铝合金熔体用Ar-Cl₂混合气体精炼至每100克铝合金熔体中的氢含量≤0.15ml，静置30min，得到铝合金熔液；