[发明专利]一种高强高韧材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高强高韧材料，其特征在于，由如下重量百分含量的成分组成：0.6～0.8％Fe，0.95～1.25％Cr，2～6％Zn，0.05～0.08％Pt，2～6％Sn，0.2～0.8％Bi，0.01～0.04％Th，0.1～0.5％Sb，0.01～0.04％Dy，0.01～0.04％P，其余为Al；

所述Fe、Cr、Zn、Pt、Sn、Bi、Th、Dy、Al均以纯物质作为制备原料，纯度均大于99.9％；Sb以铝锑合金形式作为制备原料，其中Sb的重量百分含量为10％，其余为铝；P以铝磷合金形式作为制备原料，其中P的重量百分含量为10％，其余为铝。

2.一种如权利要求1中所述高强高韧材料的制备方法，其特征在于，包含如下具体步骤：

(1)根据配料表称取Fe、Cr、Zn、Pt、Sn、Bi、Th、Dy、Al金属单质及铝磷合金、铝锑合金作为原料；

(2)将原料放入电阻坩埚炉中熔炼，熔炼温度为790～820℃，得到母合金液体，降温至浇注温度为740-760℃时浇入做好的预冷铸型，预冷铸型的型腔为圆柱形，直径为90～125毫米，长度为200-250毫米；

(3)在液氮中保持5～8分钟后取出铸型和铸件，在室温条件下静置2～4小时，脱模取出铸件；

(4)将铸件在箱式电阻炉中加热到变形温度，在液压机上按照最佳挤压比、应变速率进行挤压变形，一火成形，工件轮廓清晰，变形充分，然后空冷；所述最佳挤压比为合金挤压前后横截面积之比约为16：1；所述变形温度为400～450℃，所述应变速率为0.001～0.003s^-1；

(5)650～750℃固溶1.5～2h，水冷，450～550℃时效3～6h，空冷；

(6)再置于220～240℃条件下，保温24～26小时，然后随炉冷却至室温即得。

3.根据权利要求2中所述的一种高强高韧材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼过程如下：

(a)熔化纯Al、Cr、Fe、Pt、Sn、Bi、Th、Dy至800～820℃；

(b)加入预热后的铝磷合金，用钟罩压入铝液下面，防止氧化，保持10-15分钟；

(c)于810℃时压入经除油、预热的纯锌锭，用氮气精炼，通氮气10～20分钟后，待原料全部熔化为合金液，即可扒渣进行变质；

(d)合金液采用1～5％铝锑合金进行变质处理，铝锑合金的加入温度为760-820℃，保温30-60分钟；

(e)变质完成后，再进行一次精炼，精炼后静置15～20分钟撇渣。

4.根据权利要求3中所述的一种高强高韧材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(b)中铝磷合金的预热温度为300～400℃，所述步骤(c)中纯锌锭的预热温度为300-350℃。

5.根据权利要求2中所述的一种高强高韧材料的制备方法，其特征在于，所述预冷铸型的制备方法如下：

(1)称取100重量份锆英砂/石英砂混合砂，3～4重量份树脂，1～3重量份固化剂，0.1～0.2重量份偶联剂，先将砂与固化剂混合2～5分钟，再加树脂及偶联剂充分混合2～5分钟，将混合后物质填入到模具中硬化、成型；

(2)在25℃时，硬化时间为15-25分钟，结束后离模，离模后的铸型浸入液氮中，保持20-40分钟后取出立即用于浇注。

6.根据权利要求5中所述的一种高强高韧材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂由对甲苯磺酸与酒精混合配制而成，对甲苯磺酸和酒精的重量比为2：6～7；所述固化剂用量为树脂重量的55～60％，所述锆英砂/石英砂混合砂中锆英砂和石英砂重量比为1:1.2。