[发明专利]掺杂WB及NaBH4的高强度铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度铝合金，还涉及其制备方法。

背景技术

当Al-Si-Cu系铝合金中由于成分和浇注工艺不当，容易形成高硬度化合物。尤其对于含硅量小于12％(质量分数)，Mn+Fe的含量高于0.8％(质量分数)时，非常容易生成Al1₂Si(FeMn)₃化合物。由于该铝合金成形后的硬度较高，机械加工时刀具磨损严重，加工后的表面肉眼可见鼓起的白亮色硬质点，显微观察硬质点呈骨骼状或不规则颗粒状。经能谱成分测定这种硬质点的成分组成为Al-Si-Mn-Fe，其形态极易与合金中初晶硅相混淆。当具有这种硬质点化合物的铝合金成形后的零件，不仅加工性差，而且严重影响加工表面的粗糙度和阳极化膜的质量。

由于合金成分或化合物中密度大的成分会沉淀于铸件下部，密度小的成分上浮于上部。例如为了细化晶粒而添加Ti这种难熔金属与Al形成高熔点的片状化合物Al₃Ti会较早的从合金液中结晶出来，当长成较大时就容易下沉产生局部规程的密度偏析，偏析较严重时可在铸件断口上看到表面平整的白亮灰的化合物，过共晶的Al-Si铝合金中粗大的初生硅由于密度较小也容易形成偏析。

另外当这种合金液在浇注前由于搅拌不均匀而引起共晶偏析，在共晶硅集中处，硬度高脆性大，加工刀具磨损大；共晶硅少的部位形成α(Al)固溶体软点，强度低，加工时不仅粘刀，恶化加工性能，在切削力的作用下会使α(Al)固溶体变形导致加工面出现白斑。当ZL108(ZAlSi12Cu2Mg1)铝合金中含镁量小于0.6％(质量分数)时，加工表面也容易出现白斑。

再有Al-Si-Cu铝合金中Cu元素的偏析引起局部区域出现粗大的Al₂Cu相并沿晶呈网状分布，就算采用热处理不能将其完全溶解于α(Al)固溶体而保留于晶间，从而使得该种合金脆性增加。

同时，在采用这种铝合金进行铸造时，铸造完成的铸件中常出现各种夹杂，主要有氧化物夹杂、造型材料和熔剂夹渣等。其中，以铝氧化物夹杂最为普遍。尤其在含Mg的铝合金中，多数夹杂为氧化铝和氧化镁的混合物，所以在铝合金熔炼过程中，氧化物夹杂的含量是反映铝液冶金质量的重要标质之一。

由此可见：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

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种掺杂WB及NaBH₄的高强度铝合金，能够克服现有铝合金性能的不足，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。

一种掺杂WB及NaBH₄的高强度铝合金，其特征在于以质量百分比计，包括0.4～0.8％的Si，小于等于0.7％的Fe，0.15～0.4％的Cu，小于等于0.15％的Mn，0.04～0.35％的Cr，0.8～1.2％的Mg，小于等于0.25％的Zn，小于等于0.15％的Ti，1.0～2.0％的W，0.06～0.12％的B和0.125～0.25％的Na，余量为Al和不可避免的杂质；所述单一杂质的含量不超过总质量百分比的0.05％，杂质总含量不超过总质量百分比的0.15％。

一种制备掺杂WB及NaBH₄的高强度铝合金的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将铝锭加入熔炼炉中加热使之完全熔化，然后加入总产品质量百分比0.4～0.8％的Si，小于等于0.7％的Fe，0.15～0.4％的Cu，小于等于0.15％的Mn，0.04～0.35％的Cr，0.8～1.2％的Mg，小于等于0.25％的Zn和小于等于0.15％的Ti，完全溶解和熔化；所述熔化过程在封闭环境内完成；

步骤2：在700～1000℃下保温，得到合金熔体；