一種含稀土元素耐磨鋁合金材料及其處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含稀土元素耐磨鋁合金材料及其處理工
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【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是以鋁為基體元素的合金組成，主要包括的合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，還包括鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等合金元素。鋁合金的密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，是在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬材料，其使用量僅次于鋼。
[0003]通常，屈服強度在500MPa以上的鋁合金被稱為超高強度鋁合金，它們是以AL-Zn-Mg-Cu系和Al-Zn-Mg系為主的可熱處理強化的鋁合金。自上世紀(jì)中葉以來，為了提高Al-Zn-Mg系鋁合金的力學(xué)性能，并解決高鋅、高鎂鋁合金中嚴(yán)重存在的應(yīng)力腐蝕問題，國外在該類銷合金中添加Cu、Cr、Mn等元素，由此產(chǎn)生了一系列的新型AL-Zn-Mg-Cu超硬鋁合金。它由于具有高的比強度和硬度、良好的熱加工性、優(yōu)良的焊接性能、高斷裂韌度，以及高抗應(yīng)力腐蝕能力等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，并成為這個領(lǐng)域中重要的材料之
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料及其處理工藝，本發(fā)明產(chǎn)品，耐磨損，韌性好，強度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機械性能好，防腐耐強酸，老化速度慢。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.32-0.35%，碳:0.07-0.09%，鎂:0.46-0.48%，硅:0.34-0.36%，鈦:2.15-2.25%，絡(luò):0.05-0.15%，錳:5.5-5.7%，鎳:1.22-1.24%，銅:3.63-3.65%，砸:0.05-0.09%，鋯:0.08-0.12%，鈮:0.77-0.79%，鉬:0.09-0.13%，錫:1.02-1.06%，銫:0.01-0.05%，鎢:
0.21-0.23%，復(fù)合稀土:11.23-11.25%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:12-16%，鐠:5-7%，釹:8-12%，釤:9_13%，鉺:6-8%，其余為鈰。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.32%，碳:0.07%，鎂:0.46%，硅:0.34%，鈦:2.15%，鉻:0.05%，錳:5.5%，鎳:1.22%，銅:3.63%，砸:0.05%，鋯:0.08%，鈮:0.77%，鉬:0.09%，錫:1.02%，銫:0.01%，鎢:0.21%，復(fù)合稀土:11.23%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:12%，鐠:5%，釹:8%，釤:9%，鉺:6%，其余為鐘。
[0007]本發(fā)明提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.35%，碳:0.09%，鎂:0.48%，硅:0.36%，鈦:2.25%，鉻:0.15%，錳:5.7%，鎳:1.24%，銅:3.65%，砸:0.09%，鋯:0.12%，鈮:0.79%，鉬:0.13%，錫:1.06%，銫:0.05%，鎢:0.23%，復(fù)合稀土:11.25%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:16%，鐠:7%，釹:12%，釤:13%，鉺:8%，其余為鈰。
[0008]本發(fā)明提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.34%，碳:0.08%，鎂:0.47%，硅:0.35%，鈦:2.20%，鉻:0.10%，錳:5.6%，鎳:1.23%，銅:3.64%，砸:0.07%，鋯:0.10%，鈮:0.78%，鉬:0.11%，錫:1.04%，銫:0.03%，鎢:0.22%，復(fù)合稀土:11.24%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:14%，鐠:6%，釹:10%，釤:11%，鉺:7%，其余為鈰。
[0009]本發(fā)明中復(fù)合稀土含量達(dá)到11.24%時，可以改變金屬中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了金屬的各種性能，尤其是其他微量元素的有益作用被加強放大，如韌性、焊接性，冷加工性能，以及耐磨性、防腐性能等。
[0010]進(jìn)一步的，
本發(fā)明還提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟:
步驟(I):先按比例將純鋁錠加入鍋爐中熔化，溫度在722-724°C，保持15_17min，然后爐溫降至682-684°C，加入復(fù)合稀土，保溫8-10min，再將溫度降至668_670°C，依次放入硼、碳、硅、鎂、錳、砸元素，保溫12-14min，再依次放入鎳、銅、錫元素，保溫16_18min，然后將溫度增加至680-690°C，全程吹氮氣攪拌，保溫15-19min ；
步驟(2):再經(jīng)過LF爐精煉，將爐溫控制在690-710°C，時間保持在15_19min，全程吹氬氣攪拌，控制氬氣流量為25-27L/min，氬氣壓力為0.4-0.6MPa ；
步驟(3):撥開浮渣，加入微量元素鈦、鉻、鋯、鈮、鉬、銫和鎢，全程吹氮氣攪拌，溫度為602-604°C，保溫 26-28min ；
步驟(4):在520-540°C的溫度下進(jìn)行氬氣保護(hù)模鑄，凝固后將溫度保持在230-240°C，保溫時間為12-14h，然后用油冷以6-8°C /s的速度冷卻到室溫，最后清洗表面，檢驗尺寸。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明鋁合金中添加了:碳，升高金屬的屈服點和抗拉強度，增加金屬的冷脆性和時效敏感性；硅，作為還原劑和脫氧劑，能顯著提高金屬的彈性極限，屈服點和抗拉強度，和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用；錳，是良好的脫氧劑和脫硫劑，且有較高的強度和硬度，提高金屬的淬性，改善金屬的熱加工性能，同時有極高的耐磨性；鉻，能顯著提高強度、硬度和耐磨性，同時又能提高金屬的抗氧化性和耐腐蝕性；鎳，能提高金屬的強度，而又保持良好的塑性和韌性，對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力；鉬，能使金屬的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力，提高機械性能；鈦，是強脫氧劑，能使金屬的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力，降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能；鎢，熔點高，比重大，與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性，可顯著提高紅硬性和熱強性；鈮，能細(xì)化晶粒和降低金屬的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力，改善焊接性能，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象；銅，能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能；硼，可改善金屬的致密性和熱軋性能，提高強度；稀土，可以改變金屬中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了金屬的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能，提高耐磨性。
[0012]本發(fā)明產(chǎn)品，耐磨損，韌性好，強度大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機械性能好，防腐耐強酸，老化速度慢。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
本實施例提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.32%，碳:0.07%，鎂:0.46%，硅:0.34%，鈦:2.15%，鉻:0.05%，錳:5.5%，鎳:1.22%，銅:3.63%，砸:0.05%，鋯:0.08%，鈮:0.77%，鉬:0.09%，錫:1.02%，銫:0.01%，鎢:0.21%，復(fù)合稀土:11.23%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:12%，鐠:5%，釹:8%，釤:9%，鉺:6%，其余為鐘。
[0014]本實施例還提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟:
步驟(I):先按比例將純鋁錠加入鍋爐中熔化，溫度在722°C，保持17min，然后爐溫降至682°C，加入復(fù)合稀土，保溫lOmin，再將溫度降至668°C，依次放入硼、碳、硅、鎂、錳、砸元素，保溫14min，再依次放入鎳、銅、錫元素，保溫18min，然后將溫度增加至680°C，全程吹氮氣攪拌，保溫19min ；
步驟(2):再經(jīng)過LF爐精煉，將爐溫控制在690°C，時間保持在19min，全程吹氬氣攪拌，控制氬氣流量為25L/min，氬氣壓力為0.4MPa ；
步驟(3):撥開浮渣，加入微量元素鈦、鉻、鋯、鈮、鉬、銫和鎢，全程吹氮氣攪拌，溫度為602°C，保溫 28min ；
步驟(4):在520°C的溫度下進(jìn)行氬氣保護(hù)模鑄，凝固后將溫度保持在230°C，保溫時間為14h，然后用油冷以6°C /s的速度冷卻到室溫，最后清洗表面，檢驗尺寸。。
[0015]實施例2
本實施例提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.35%，碳:0.09%，鎂:0.48%，硅:0.36%，鈦:2.25%，鉻:0.15%，錳:5.7%，鎳:1.24%，銅:3.65%，砸:0.09%，鋯:0.12%，鈮:0.79%，鉬:0.13%，錫:1.06%，銫:0.05%，鎢:0.23%，復(fù)合稀土:11.25%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復(fù)合稀土的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:鑭:16%，鐠:7%，釹:12%，釤:13%，鉺:8%，其余為鈰。
[0016]本實施例還提供一種含稀土元素耐磨鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟:
步驟(I):先按比例將純鋁錠加入鍋爐中熔化，溫度在724°C，保持15min，然后爐溫降至684°C，加入復(fù)合稀土，保溫Smin，再將溫度降至670 V，依次放入硼、碳、硅、鎂、錳、砸元素，保溫12min，再依次放入鎳、銅、錫元素，保溫16min，然后將溫度增加至690°C，全程吹氮氣攪拌，保溫15min ； 步驟(2):再經(jīng)過LF爐精煉，將爐溫控制在710°C，時間保持在15min，全程吹氬氣攪拌，控制氬氣流量為27L/min，氬氣壓力為0.6MP