[发明专利]一种Si、Er微合金化细化铝及铝合金晶粒的方法

说明书

一种Si、Er微合金化细化铝及铝合金晶粒的方法，属于铝合金材料技术领域。该方法采用Si、Er复合微合金化，通过在合金制备过程中加入适量的Si、Er微合金化元素，通过后续均匀化‑热轧‑固溶处理，使得合金的再结晶晶界处析出了富含Er、Si元素的晶界析出相，阻碍了再结晶晶粒长大，使得晶粒得到了显著的细化。

技术领域

本发明涉及一种细化铝合金晶粒的方法，主要涉及Si、Er微合金化元素对铝及铝合金细化晶粒的作用，属于合金材料技术领域。

技术背景

铝合金由于具有高强度、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于航空航天、汽车制造业等领域。随着铝合金的不断发展，以及其在高新技术领域的应用不断增多，对铝合金组织和性能也提出了更高的要求。

再结晶晶粒大小可显著影响合金性能，有学者研究发现，抑制合金再结晶，并且促进合金热加工时的动态再结晶，可使得合金产生极细晶粒，提升材料的性能的同时，合金也有出现超塑性的可能。

目前在再结晶晶粒细化研究方面，主要通过对热处理工艺的改进，进一步的抑制合金再结晶，起到细化再结晶晶粒的作用。具体的工艺有固溶淬火-过时效-中温变形-固溶再结晶处理的中间形变热处理(ITMT)工艺、再结晶退火-预变形-低温退火-轧制-再结晶退火的工艺、以及只适用于七系合金的固溶处理-轧制变形-连续轧制变形-再结晶处理的工艺等。上述工艺虽然可使合金的再结晶晶粒细化，但分别具有工艺能耗大操作困难、工艺复杂、工艺适用范围小等缺点。

针对以上热处理工艺的复杂性和局限性，设计一种不受热处理工艺限制的再结晶晶粒细化方式尤为重要。众多研究表明，微合金化可对铝合金晶粒组织和力学性能产生有利影响，在Al-Cu-Mg中添加微量Si元素，可以抑制合金中析出相生长，使得基体中的析出相细化并且分布均匀，加速了合金的时效强化，提高合金力学性能。与此同时，还有研究表明，将微量Er加入A1-Mg系合金中可有效细化合金的铸态晶粒，增加合金热稳定性，使其再结晶温度提高50℃左右。因此可能通过Si、Er元素的共同添加进行微合金化，探讨其对合金再结晶晶粒大小的影响，进而提高合金综合性能。

本发明基于以上技术背景，通过Si、Er微合金化，采用均匀化-轧制热处理工艺，使得最终合金的再结晶晶界处析出了富含Er、Si元素的晶界析出相，因而铝合金再结晶组织得到了细化，从而获得力学性能更为优异的铝合金，满足在工业领域对铝合金组织和性能提出的更高要求。

发明内容

本发明的目的在于发明一种细化铝合金晶粒的方法，通过目前广泛使用的微合金化方法，将Si、Er微合金化元素的添加或复合添加到铝及铝合金中，通过均匀化-轧制后续热处理工艺，使得轧制后合金再结晶晶界处析出了富含Er、Si元素的晶界析出相，起到细化铝合金再结晶晶粒的作用，与此同时提升最终铝合金力学性能，从而制备出具有优良综合性能的铝合金。

一种Si、Er微合金化细化铝及铝合金晶粒的方法，其特征在于，向纯铝或铝合金基体中复合加入适量的Si、Er微合金化元素，合金铸锭经过均匀化后进行热处理和轧制，然后再进行热处理，通过Si、Er在再结晶晶界处析出阻碍晶粒长大。

本发明所提供的铝合金晶粒细化方法，其特征在于，加入Si、Er微合金化元素，Si元素在最终合金中的重量百分比为0.15％～0.3％、Er元素在最终合金中的重量百分比为0.1％～0.25％。

纯铝中复合加入适量的Si、Er微合金化元素，使得Si元素在最终合金中的重量百分比为0.15％～0.3％、Er元素在最终合金中的重量百分比为0.1％～0.25％。

铝合金基体中复合加入适量的Si、Er微合金化元素，其中铝合金基体优选为Al-Cu-Mg、Al-Zn-Mg-Cu合金等。

本发明所提供的铝合金晶粒细化方法，其特征在于，浇铸得到的铝合金进行440℃～460℃/6h均匀化处理。