專利名稱：：稀土Er微合金化的Al-Mg-Mn-Zr合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬合金
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體的說(shuō)屬于經(jīng)過(guò)微合金化的一種鋁合金材料。技術(shù)背景我國(guó)已探明的稀土儲(chǔ)量占世界稀土總儲(chǔ)量(4500萬(wàn)噸)的80%，居世界第一位，如此豐富的稀土資源，大大推動(dòng)了我國(guó)稀土鋁合金的研究與開(kāi)發(fā)工作。我國(guó)稀土鋁合金的研究起步較早，對(duì)稀土在電工鋁合金及建筑鋁型材中的應(yīng)用研究等方面取得了良好效果，對(duì)各種稀土元素在Al-Si合金中的變質(zhì)作用及稀土的凈化作用也進(jìn)行了深入研究。但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的稀土鋁合金研發(fā)工作大都集中在應(yīng)用研究方面，其中又以La、Ce、Y及混合稀土對(duì)鋁合金的影響與機(jī)理研究為最多，而對(duì)其它單一稀土元素在鋁及其合金中的存在形式與作用機(jī)理方面的研究則較少涉及。我們通過(guò)前期預(yù)研工作，發(fā)現(xiàn)了廉價(jià)稀土元素Er在鋁合金中一系列的積極作用；而Al-Mg系合金作為鋁合金家族中的典型合金系列，具有很多優(yōu)異性能，對(duì)其進(jìn)行研究可以開(kāi)發(fā)出一系列新型高性能鋁合金。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種稀土Er微合金化的Al-Mg-Mn-Zr合金，在Al-Mg-Mn-Zr合金中添加了微量元素Er，提高組織性能穩(wěn)定性,抑制或減緩P相的沿晶沉淀和促進(jìn)晶內(nèi)分解，對(duì)鋁合金基體起到強(qiáng)化作用，從而提高鋁合金的性能。本發(fā)明提供的稀土Er微合金化的Al-Mg-Mn-Zr合金，其中各合金組份及其重量百分比為Mg:4.6~8°/0，Mn:0.7%,Er:0.05~1.0%，Zr:0.1%，余量為A1。合金中優(yōu)選的稀土Er的重量百分比為0.10.5。/。，Mg的重量百分比為4.6~6.5%。本發(fā)明的稀土Er微合金化的Al-Mg-Mn-Zr合金經(jīng)過(guò)Er微合金化的高M(jìn)g含量的Al-Mg合金，采用半連續(xù)鑄造法制備。選用純鋁(99.99%)、純鎂(99.95%)、和Al-10Mn中間合金、Al-3Q/。Zr中間合金、及Al-6Er中間合金為原料，將原料于780800"C熔煉，等合金完全熔化后，利用C2C16進(jìn)行除氣，再于71073(TC澆鑄成合金鑄錠。合金鑄錠經(jīng)470。C/20h均勻化處理、切頭、銑面后，于46(TC熱軋，熱軋總變形量約70850/0。熱軋后進(jìn)行中間退火，退火溫度為400°C，保溫lh。退火后空冷至室溫再進(jìn)行冷軋，最終得到的合金板材厚度為1.5mm，冷軋總變形量約為5065%。本發(fā)明的有益效果由于本發(fā)明在不同Mg含量的Al-Mg-0.7Mn-0.1Zr合金中加入了稀土Er，提高了Al-Mg-Mn-Zr合金冷軋板的力學(xué)性能，使合金的常溫及高溫(150°C)抗拉強(qiáng)度Ob)和屈服強(qiáng)度(cJo.2)均提高，其延伸率(S)基本保持不變。含Er的Al-Mg-Mn-Zr合金性能的改善主要是由于Er與基體形成了共格或半共格的Al;Er細(xì)小顆粒。圖l:Al-Mg-0.7Mn-0.1Zr-Er冷軋板的常溫(25°C)拉伸力學(xué)性能曲線；圖2:Al-Mg-0.7Mn-0.1Zr-Er冷軋板的高溫(150°C)拉伸力學(xué)性能曲線。圖3:Al-Mg-0.7Mn-0.1Zr-Er冷軋板的投射電鏡照片。圖4:Al3Er相與基體的復(fù)合衍射斑點(diǎn)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。以下實(shí)施例中A1燒損量按照3X計(jì)，Mg燒損按照10X計(jì)，中間合金不計(jì)燒損。實(shí)施例1以99.99%高純鋁、99.95%的純鎂及Al-10%Mn中間合金、Al-3%Zr中間合金、Al-6%Er中間合金為原料，于780800"C熔煉，等合金完全熔化后，利用C2C16進(jìn)行除氣，再于710730°C澆鑄，得到成分為Al-4.6Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.05Er合金鑄錠。合金鑄錠經(jīng)470°C/20h均勻化處理、切頭、銑面后，于46(TC熱軋，熱軋后進(jìn)行中間退火，退火溫度為40(TC，保溫lh。退火后空冷至室溫再進(jìn)行冷軋，最終得到的合金板材厚度為1.5mm。測(cè)定其在室溫(25°C)下的力學(xué)性能，結(jié)果如表l中A合金所示。再測(cè)定其在高溫G5(TC)抗拉強(qiáng)度和延伸率，結(jié)果如表2中合金A所示。實(shí)施例2以99.99°/。高純鋁、99.95%的純鎂及Al-10%Mn中間合金、Al-3。/。Zr中間合金、Al-6%Er中間合金，于780800'C熔煉，等合金完全熔化后，利用C2C16進(jìn)行除氣，再于710730t:澆鑄，得到成分為Al-6Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.3Er合金鑄錠。合金鑄錠經(jīng)47(TC/20h均勻化處理、切頭、銑面后，于46(TC熱軋，熱軋后進(jìn)行中間退火，退火溫度為400°C，保溫lh。退火后空冷至室溫再進(jìn)行冷軋，最終得到的合金板材厚度為1.5mm。測(cè)定其在室溫(25°C)下的力學(xué)性能，結(jié)果如表l中B合金所示。再測(cè)定其在高溫(150°C)抗拉強(qiáng)度和延伸率，結(jié)果如表2中合金B(yǎng)所示。實(shí)施例3以99.99°/。高純鋁、99.95X的純鎂及Al-10。/。Mn中間合金、Al-3。/。Zr中間合金、Al-6%Er中間合金，于780800。C熔煉，等合金完全熔化后，利用C2C16進(jìn)行除氣，再于71073(TC澆鑄，得到成分為Al-8Mg-0.7Mn-0.1Zr-lEr合金鑄錠。合金鑄錠經(jīng)470。C/20h均勻化處理、切頭、銑面后，于46(TC熱軋，熱軋后進(jìn)行中間退火，退火溫度為400°C，保溫lh。退火后空冷至室溫再進(jìn)行冷軋，最終得到的合金板材厚度為1.5mm。測(cè)定其在室溫(25°C)下的力學(xué)性能，結(jié)果如表1中C合金所示。再測(cè)定其在高溫(150°C)抗拉強(qiáng)度和延伸率，結(jié)果如表2中合金C所示。表1Al-XMg-0.7Mn-0.1Zr-XEr合金的室溫(25。C)力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表1和表2可以看出，在Mg含量不同的Al-Mg-Mn-Zr合金合金中添加Er，可以提高冷軋態(tài)合金室溫的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度，并保持較高的延伸率;高溫(150°C)時(shí)該合金冷軋板除保持高的強(qiáng)度性能外，合金的塑性明顯提高，延伸率達(dá)到38%。在Mg含量在4.66.5。/。之間的Al-Mg-0.7Mn-0.1Zr合金中添加占最終產(chǎn)物的0.3°/。的Er時(shí)強(qiáng)化效果最好，不同Mg含量的合金中提高的幅度略有不同。本發(fā)明所列舉的合金板材為1.5mm冷軋板，對(duì)于其它厚度的板材同樣適用。圖1，2中列出了四種Er含量合金冷軋態(tài)下不同工藝的常溫、高溫拉伸性能。從中可以看出，Er可不同程度地提高1.5mm厚冷軋板材的常溫及高溫(150°C)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，而且隨著Er添加量的增加，強(qiáng)度提高幅度亦增加，但增加趨勢(shì)減緩，Er對(duì)Al-Mg-Mn-Zr合金的塑性影響不大。采用透射電鏡觀察Al-4.6Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金的第二相粒子形貌(如圖3)，并對(duì)粒子與基體之間的共格關(guān)系作了復(fù)合電子衍射圖譜分析(如圖4)，結(jié)果顯示基體中析出的Al3Er粒子呈細(xì)小的豆瓣?duì)?大小只有1020nm)，與A1基體之間有一定的共格關(guān)系，可以起到良好的釘扎位錯(cuò)，阻礙滑移的作用，這樣Al3Er粒子就有可能成為鋁合金中的有效強(qiáng)化相。權(quán)利要求1、一種稀土Er微合金化的Al-Mg-Mn-Zr合金，其特征在于其中各合金組份及其重量百分比為Mg4.6～8％，Mn0.7％，Er0.05～1.0％，Zr0.1％，余量為Al。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的稀土Er微合金化的Al-Mg-Mn-Zr合金，其特征在于其中Er的重量百分比為0.1~0.5%，Mg的重量百分比為4.66.5。/c)。全文摘要一種稀土Er微合金化的Al-Mg-Mn-Zr合金，屬于金屬合金
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明提供的合金中各合金組份及其重量百分比為Mg4.6～8％，Mn0.7％，Er0.05～1.0％，Zr0.1％，余量為Al。合金中優(yōu)選的稀土Er的重量百分比為0.1～0.5％，Mg的重量百分比為4.6～6.5％。本發(fā)明中加入了稀土Er，提高了Al-Mg-Mn-Zr合金冷軋板的力學(xué)性能，使合金的常溫及高溫(150℃)抗拉強(qiáng)度(σ<sub>b</sub>)和屈服強(qiáng)度(σ<sub>0.2</sub>)均提高，其延伸率(δ)基本保持不變。由此可推斷，Er有望成為改善鋁合金綜合性能的有效合金元素。文檔編號(hào)C22C21/06GK101403062SQ200810226730公開(kāi)日2009年4月8日申請(qǐng)日期2008年11月21日優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日發(fā)明者林雙平,王旭東,聶祚仁,暉黃申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)