[发明专利]一种铝氟酸钠处理的高强度铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料及其制备方法，特别涉及一种一种铝氟酸钠处理的高强度铝合金及其制备方法。

背景技术

深加工用的铝合金往往需要首先铸造成大型的锭坯，如扁锭、圆棒等，再通过轧制、挤压、锻造等手段，加工成各种成品，这些过程基本上都要和热处理相结合，如果到可以直接使用的最终产品，则还要经过分割、表面加工、钝化处理等作业。这些加工手段，需要铝合金材料本身具备良好的深加工性能，包括铸造性能、压力加工变形性能、热处理强化性能、抗腐蚀性能、抗疲劳破坏性能、表面加工和涂覆性能等。其中，熔铸性能是铝合金深加工性能的基础。大型锭坯，尤其是厚度500mm以上的扁锭、厚板和直径500mm以上的圆棒，是大型高效深加工的代表性基材，而能否预制成大型锭坯，也是考验铝合金材料本身是否适合进行深加工的第一道技术关口。

据统计，世界上500多种变形铝合金材料中，常用于熔铸大型锭坯的铝合金还不到20个，其中最常用于熔铸大型锭坯和生产厚板的铝合金有5083、5026、6082、2017、2024、2219、7075、7050等，这些材料中，属于硬铝和超硬铝范畴的是2XXX系和7XXX系，其厚板多用于航空航天工业，但其熔铸大型锭坯的性能很差，扁锭和圆棒成形率很低；5XXX系、6XXX系合金熔铸性能较好，但强度低；其它如1XXX系、3XXX系铝合金则属于软铝范畴。

目前的铝合金材料除了熔铸大型锭坯时的成形性能较差外，大型锭坯在热处理过程的淬透性不高、耐回火性较差和不能满足更高的力学性能要求或某些特殊性能（如耐热、耐蚀）等，也是重大缺陷。这些缺陷使其在工程技术领域替代钢制品等重强材料和结构的进程中形成了难以跨越的技术断点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对目前铝合金在熔铸过程存在的成形性问题和热处理过程存在的淬透性不高等问题，以复合处理方式加入铝氟酸钠，达到克服铝合金性能的不足，提高其强韧性、成形性和淬透性，为高效深加工提供高端基材。

本发明的技术方案：一种铝氟酸钠处理的高强度铝合金，按重量百分比计，该合金成分为Cu:2.0～3.2%，Mn:≤0.2%，Mg:0.2～0.5%，Cr:≤0.01%，Ni:≤0.01%，Zn:≤0.1%，Ti:≤0.15%，Si：≤0.5%，Fe：≤0.5%，铝氟酸钠为炉料总质量的0.05～2.5%，其余为Al和不可避免的微量杂质。

所述的一种铝氟酸钠处理的高强度铝合金，上述铝氟酸钠的物理形态为粉末状固体，聚集态颗粒度为10-40目。

所述的一种铝氟酸钠处理的高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在上述元素比例范围内，选定一组元素和铝氟酸钠，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：先往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化，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，精炼后在700～1000℃下保温；熔化过程在封闭环境内完成；

步骤三：使用氮气或惰性气体或氮气与惰性气体的混合气体，加少量氯气，对熔体进行除气净化作业，同时使铝氟酸钠粉末以流态化方式随气体加入到合金熔体中；同时进行搅拌，使铝氟酸钠在合金熔体中分布均匀，并与合金熔体充分反应；变质剂加入完毕，继续通入保护性气体至反应完毕；静置、调温至680～730℃，合金液出炉，进入下一工序。

与现有技术相比，本发明具有如下主要优点：

铝氟酸钠在高温下分解出的Na可使共晶硅的结晶由短圆针状变为细粒状，并降低共晶温度，增加过冷度，细化晶粒，粉末状碳氮化物在以流态化形式随保护性气体加入铝合金熔体过程中，具有比一般块状物质大得多的比表面积，能够实现快速的分散并与熔体充分接触，显著缩短了分散和均匀的时间，提高其强韧性、成形性和淬透性。

具体实施例

实施例1：

本发明的一种铝氟酸钠处理的高强度铝合金，具体的配方的金属的量为：Cu:20kg，Mn:0.1kg，Mg:2kg，Zn:0.1kg，Ti:0.15kg，铝氟酸钠（40目）：25kg， Al：952.65kg；其中Si和Fe为原料Al中带来的杂质，且控制含量：Si：≤0.5%，Fe：≤0.5%；

步骤二：先往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化，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，精炼后在700～1000℃下保温；熔化过程在封闭环境内完成；