[发明专利]一种卤合物处理的高强度铝合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，涉及一种卤合物处理的高强度铝合金材料及其制备方法。

背景技术

铝合金是一种较年轻的金属材料，在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝材的需求量骤减，铝工业界便着手开发民用铝合金，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。现在，铝材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成为第二大金属材料。

从制造业和铝合金制品的角度，习惯上把高强度铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类；从制品可用的温度条件划分，高强度铝合金又分为普通铝合金和高温(或耐热)铝合金。到目前为止，能够满足高温高强需要的，只有Al-Cu系铝合金，从牌号系列上讲，Al-Cu系合金包括铸造铝合金和变形铝合金，而不论铸造还是变形，都属于2系铝合金；而能够同时满足铸造性能好又容易进行变形加工的高温高强度铝合金，还没有见公开报道过。

一般铸造铝合金包括AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系4个系列，其中以AlCu系和AlZn系铝合金的强度最高，但多数在200Mpa～300Mpa之间，高于400Mpa的只有AlCu系的少数几个牌号，但因采用精铝基体且加入贵重元素，制造成本很高；AlZn系铸造合金的耐热性能很差。因此，一般铸造铝合金与变形铝合金相比因强韧性稍逊使其应用范围受到较大的限制。许多重要用途如特种重载车负重轮、航空用铝合金等多采用变形铝合金，而不是铸造铝合金。变形铝合金通过挤压、轧制、锻造等手段减少了缺陷，细化了晶粒，提高了致密度，因而具有很高的强度、优良的韧性以及良好的使用性能。但是，对设备和工装模具要求高，工序多，因此变形铝合金生产周期长、成本很高。与变形铝合金相比，铸造铝合金具有价格低廉、组织各向同性、可以获得特殊的组织、易于生产形状复杂的零件、可以小批量生产也可以大批量生产等诸多优点。因此，开发出能够替代部分变形铝合金的高强韧铸造铝合金材料及其铸造成形工艺，可以达到以铸代锻、缩短制造周期、降低制造成本的目的，具有重要的理论意义和重大的实际应用价值。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是：针对目前铝合金变质剂和变质机理存在的缺陷，导致铝合金强度不够，无法满足市场的需求，本发明以一种卤合物处理的铝合金，细化变质提高铝合金的强度。

本发明的一种卤合物处理的高强度铝合金材料，该合金成分为Cu：3.8～4.5％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Cr：≤0.05％，Ni：≤0.05％，Zn：≤0.1％，Ti：≤0.15％，其余为Al和不可避免的微量杂质；卤合物变质剂[MX_m]Y_n为炉料总质量的0.05～2.5％。

本发明所述的一种卤合物处理的高强度铝合金材料：上述铝合金组成中：Si：≤0.5％，Fe：≤0.5％。

本发明所述的所述的一种卤合物处理的高强度铝合金材料，卤合物变质剂[MX_m]Y_n中M为Fe、Cu、Co、Cr、Mo、Mn、Ni、Ti或RE，X为Cl或F，Y为K、Na或H，卤合物变质剂[MX_m]Y_n为以上化合物中的一种以上。

本发明所述的一种卤合物处理的高强度铝合金材料，卤合物变质剂[MX_m]Y_n的分子晶体聚集态颗粒度为20～325目。

本发明所述的一种卤合物处理的高强度铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在上述元素比例范围内，选定一组元素和卤合物变质剂[MX_m]Y_n比例，再根据需要配制的合金总量，推算出所需的每种单质金属的质量，编制合金生产配料表，并按配料表选足备料；

步骤二：往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700～800℃下保温；熔化过程在封闭环境内完成；

步骤三：再按配方比例先加入步骤一选定的合金元素，使之完全溶解和熔化，把混合熔体搅拌均匀；

步骤四：然后对上述合金熔体进行炉内精炼；往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中操作；