專利名稱：一種Al-Mg-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁硅合金，具體涉及一種Al-Mg-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金作為金屬材料中典型的輕質(zhì)材料，具有高強(qiáng)度、低密度、高斷裂韌度，以及高抗應(yīng)力腐蝕能力等優(yōu)良特性，在機(jī)械、化工、汽車、建筑、航空、航天領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。對鋁合金鑄錠來說，細(xì)化晶?？墒蛊鋬?nèi)部組織均勻，減少偏析，提高塑性及抗拉強(qiáng)度，防止裂紋和縮孔等缺陷。
Al-Mg系合金是鑄造鋁合金中密度最小，強(qiáng)度最高鋁合金，合金在大氣和海水中的抗腐蝕性能好，室溫下有良好的綜合力學(xué)性能和可切削性。微量添加一種或幾種復(fù)合元素進(jìn)一步提高鋁合金的力學(xué)性能是未來鋁合金的重要研究方向，而稀土元素具有變質(zhì)作用、精煉和凈化作用、合金化作用，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳選擇。稀土元素具有獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)，有獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)、大的原子磁矩、很強(qiáng)的自旋偶合特性，對鋁合金的影響也相當(dāng)獨(dú)特。稀土元素的變質(zhì)作用具有長效性及重熔穩(wěn)定性特點(diǎn)，比其他變質(zhì)劑要好，且具有較好的脫氧和脫硫能力。國內(nèi)外對稀土鋁合金的研究日益增多，但對于稀土 Sm對Al-Mg系鑄造鋁合金的組織與性能的影響還未見報(bào)道，因此具有較大的研究價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種Al-Mg-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法，Sm以合適的量加入到Al -Mg合金中，能有效改善合金的顯微組織，以提高合金的力學(xué)性能。本發(fā)明所提供的Al-Si-Sm稀土鑄造鋁合金，其特征在于在Al-Mg合金中添加了稀土鑄造鋁合金重量百分比為O. Γ0. 6%的Sm，所述的Al-Mg合金中Mg的重量百分比為
9.5 11. 0%，余量為Al。本發(fā)明所提供的Al-Mg-Sm稀土鑄造鋁合金制備方法為
(I)將純Al加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Mg和Al-Sm中間合金。在69(T710°C溫度范圍內(nèi)，將上述合金熔體保溫8 10分鐘后施加攪拌，攪拌時(shí)間為3 5分鐘，攪拌速度為4(Γ50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫8 10分鐘后對合金熔體進(jìn)行除氣、精煉。最后將上述合金熔體升至74(T750°C，靜置8 10分鐘，澆鑄至金屬型模具中。(2)將上述所得合金在43(T440°C，保溫8 IOh后在6(Tl00°C水中淬火。本發(fā)明的技術(shù)效果是在鋁合金中加入稀土 Sm不會提高生產(chǎn)成本，并且稀土 Sm的加入能明顯改善Al-Mg合金的顯微組織，細(xì)化球化晶粒，改變第二相形態(tài)，阻止β (Mg2Al3)相在晶界上的析出，從而大幅度提高合金強(qiáng)度。而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。


圖I為Al-IOMg (質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金的顯微組織；
圖2為Al —10. 5Mg -O. 4Sm (質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金的顯微組織。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過一下實(shí)施實(shí)例作進(jìn)一步說明。實(shí)施實(shí)例I 合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為10%Mg,余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將純Al加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Mg。將上述合金熔體在700°C保溫10分鐘后對熔體進(jìn)行除氣、精煉，然后將合金熔體溫度升至740 V，靜置8分鐘，澆鑄至金屬型模具中。將上述所得合金在430 V，保溫8h后在60 V水中淬火。實(shí)施實(shí)例2
合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為9. 5%Mg，0. 2%Sm，余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將純Al加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Mg和Al-Sm中間合金。將上述合金熔體在690°C保溫9分鐘后施加攪拌，攪拌時(shí)間為5分鐘，攪拌速度為45轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫9分鐘后對熔體進(jìn)行除氣、精煉。最后將上述合金熔體升至745°C，靜置9分鐘，澆鑄至金屬型模具中。將上述所得合金在435 °C，保溫9h后在8 °C水中淬火。實(shí)施實(shí)例3:
合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為10. 5%Mg，0. 4%Sm，余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將純Al加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Mg和Al-Sm中間合金。將上述合金熔體在710°C保溫10分鐘后施加攪拌，攪拌時(shí)間為5分鐘，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫10分鐘后對熔體進(jìn)行除氣、精煉。最后將上述合金熔體升至750°C，靜置10分鐘，澆鑄至金屬型模具中。將上述所得合金在440°C，保溫IOh后在100°C水中淬火。實(shí)施實(shí)例4:
合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為ll%Mg，0. 6%Sm，余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將純Al加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Mg和Al-Sm中間合金。將上述合金熔體在710°C保溫10分鐘后施加攪拌，攪拌時(shí)間為5分鐘，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫10分鐘后對熔體進(jìn)行除氣、精煉。最后將上述合金熔體升至740°C，靜置8分鐘，澆鑄至金屬型模具中。將上述所得合金在440°C，保溫IOh后在80°C水中淬火。合金的熱處理工藝為440°C固溶處理IOh后，在80 °C水中淬火。將上述四個(gè)實(shí)施實(shí)例中獲得的鑄錠按GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法加工成拉伸試樣，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上測試不同含量Sm含量合金的拉伸力學(xué)性能,表I所不為Al-Mg -Sm合金的力學(xué)性能。從表I可以看出，隨著Sm含量的增加，合金的力學(xué)性能大幅增加，當(dāng)Sm的含量增加到O. 4%時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)301MPa，較沒有加入Sm時(shí)，合金基體提高了 13%，同時(shí)延伸率變化不大。將實(shí)施實(shí)例I和實(shí)施實(shí)例3制得的鑄態(tài)條件下的合金取樣，經(jīng)打磨、拋光、腐蝕后在光學(xué)顯微鏡下觀察合金顯微組織，如附圖I (實(shí)施實(shí)例I)和附圖2 (實(shí)施實(shí)例3)所示。從附圖中可以看出，稀土 Sm的加入能明顯改善Al-Mg合金的顯微組織，細(xì)化球化晶粒，改變第二相形態(tài)，阻止β (Mg2Al3)相在晶界上的析出，從而大幅度提高合金強(qiáng)度。而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
權(quán)利要求
1.一種Al-Mg-Sm稀土鑄造鋁合金，其特征在于在Al-Mg合金中添加了稀土鑄造鋁合金重量百分比為O. Γ0. 6%的Sm，所述的Al-Mg合金中Mg的重量百分比為9. 5^11. 0%，余量為Al。
2.—種權(quán)利要求I所述的一種Al-Mg-Sm稀土鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于 (1)將純Al加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Mg和Al-Sm中間合金，在69(T710°C溫度范圍內(nèi)，將上述合金熔體保溫8 10分鐘后施加攪拌，攪拌時(shí)間為3 5分鐘，攪拌速度為4(Γ50轉(zhuǎn)/分鐘，然后再保溫8 10分鐘后對合金熔體進(jìn)行除氣、精煉，最后將上述合金熔體升至74(T750°C，靜置8 10分鐘，澆鑄至金屬型模具中； (2)將上述所得合金在43(T440°C，保溫8 IOh后在6(TlO(TC水中淬火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Al-Mg-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法。所述的Al-Mg-Sm鋁合中各組分的重量百分比為9.5~11.0%Mg，0.1~0.6%Sm，余量為Al。熔煉時(shí)以Al-Sm中間合金的形式向鋁合金中添加Sm，將制得的鋁合金進(jìn)行固溶處理，溫度為430~440℃，時(shí)間為8~10h，然后在60~100℃水中淬火。本發(fā)明的技術(shù)效果是在鋁合金中加入稀土Sm不會提高生產(chǎn)成本，并且稀土Sm的加入能明顯改善Al-Mg合金的顯微組織，細(xì)化球化晶粒，改變第二相形態(tài)，阻止β(Mg2Al3)相在晶界上的析出，從而大幅度提高合金強(qiáng)度。而且工藝簡單、安全可靠，操作方便，且無三廢污染。
文檔編號C22C21/06GK102828075SQ20121029247
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者胡志, 閆洪 申請人:南昌大學(xué)