[发明专利]一种高强稀土铝合金的制备工艺

说明书

本发明公开了一种高强稀土铝合金的制备工艺，其特征在于：按质量百分比计，用于合金化的主要元素组成如下：镁0.7％～0.9％，硅0.4％～0.6％，钪0.2％～0.3％，锆0.15％～0.2％，其余组分为铝，具体步骤如下：1）铝合金按照质量百分比配料，先将配制好的纯铝和配料熔铸为合金铸锭；2）将制得的合金铸锭进行退火处理，合金铸锭加热至560℃，保温48h，后空冷至室温；3）将退火后的合金铸锭在500℃下进行30%变形程度的热轧，得到所需要的铝合金板材；4）将热轧后的铝板进行固溶处理，固溶温度为585℃，保温时间为1.5h；5）最后对固溶状态的铝板进行液氮控温轧制即可。处理后合金的屈服强度大于360MPa、抗拉强度大于385MPa和伸长率大于10%。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种高强稀土铝合金的制备工艺。

背景技术

随着日益严重的环境污染和资源的消耗，人们越来越意识到节能减排对未来发展的重要性。尤其是在汽车行业，每年都消耗着巨大的能源，至2017年年底，全国汽车共有约2.17亿辆，目前是全球第二大汽车保有量国家。但是巨大的汽车数量带来的将是巨大的能源消耗以及大量的污染物排放，这会加剧日益严重的环境污染问题。有分析数据表明汽车质量每减轻10%，可降低汽车燃油消耗6%～8%，排放量下降4%。在汽车行业，除了开发新的能源之外，汽车轻量化问题也已逐步成为汽车行业发展的重要阻碍。汽车轻量化要求汽车厂商在保证汽车使用目的和行驶安全的要求下，最大程度的实现整车质量的降低，由于在相同的条件下，汽车重量越轻，汽油的使用量越少，则产生的尾气越少，从而实现节能减排的效果。目前除了进行结构的优化外，选择合适的使用材料也是重要的发展方向，在广泛使用的材料中，铝合金因为含量巨大、密度小的优势，形成不同系列的合金后满足不同条件下的使用要求，正在逐渐的取代钢铁材料，在汽车上的应用也越来越广泛。

因此，开发出高强高韧、耐高温以及良好的焊接性能等综合性能的新型铝合金材料成为当前研究的重点。从现代金属材料学视角来看，提高铝合金金属材料强度一般有以下两种途径:尽量减少合金中的缺陷;或者通过加入异质原子（合金化）或塑性变形等方法细化晶粒。大量实验研究表明:Sc作为目前最有效的微合金化元素，添加到铝合金中能对其组织与性能产生明显的改善。在组织结构方面，添加微量的Sc能够显著细化晶粒、抑制再结晶;在性能方面，显著提高合金的强度、耐腐蚀性能、高温及焊接性能，基至能增强抗中子辐照损伤性能。目前，Sc作为微合金化添加元素制备新型的高强、高韧、耐蚀、可焊的新型含铳铝合金已成为国际材料界研究的热点。

随着铝合金的广泛使用，适应各种使用条件的铝合金不断的出现，按照铝合金中添加成分的不同，目前将常用的铝合金分为九个牌号。但是目前广泛使用的铝合金的硬度和强度有限，这严重限制铝合金的使用范围。

为了提高铝合金材料的性能，使其在结构材料领域得到更广泛的应用，提高铝合金的在各方面的性能成为未来重要的发展方向。国内外的研究发现，目前针对铝合金较为适用的强化方式主要有1、改变材料的成分；2、采用塑性变形工艺；3、合适的热处理工艺等。根据这些方式的不同，其起到的目的也有很大的差别。

传统的热处理强化铝合金在经过固溶处理后主要的强化相元素可以固溶于基体中成为过饱和固溶体，引起基体产生晶格畸变。当对固溶状态的材料进行塑性变形时，基体中的晶格畸变可以有效的阻碍位错运动，在最大程度上实现性能的提高，传统的热处理强化铝合金虽然能在一定程度上使材料的性能得到提高，但提高的程度有限，存在一定的局限性。

因此，发明一种合金制备工艺来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强稀土铝合金的制备工艺，通过对铝合金合金成分改进，以及热处理工艺进行优化，从而解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的强化机理为：