[发明专利]铝硅钪锆合金丝、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种铝硅钪锆合金丝、其制备方法及应用。该制备方法包括：将铝锭熔化，得到铝熔融液，经第一精炼处理、第二精炼处理及晶粒细化处理，以使第二精炼铝液包括Si元素4.5～7％、Fe元素0.15～0.25wt％、Mg元素0.01～0.5wt％、Cu元素0.15～0.3wt％、Ti元素0.1～0.2wt％、Mn元素0.02～0.05wt％、Sc元素0.02～0.2wt％、Zr元素0.05～0.4wt％，余量为Al元素；然后经依次进行在线除气、除渣、浇铸、轧制、退火、拉拔及退火处理，得到铝硅钪锆合金丝。上述铝硅钪锆合金丝具备制备成本低、抗拉强度高和伸长率高等优点。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体而言，涉及一种铝硅钪锆合金丝、其制备方法及应用。

背景技术

高性能铝合金作为航天器和飞机轻量化的首选材料，也是高铁列车、新能源汽车轻量化的重要材料。其在航空、航天、轨道交通领域的应用与推广必然离不开焊接技术，而目前针对这类高性能合金的配用焊丝及其焊接性能的研究仍然较少。因此，开发高性能铝合金的配用焊丝产品已经迫在眉睫。

我国非常重视新材料产业的发展，稀土作为不可再生的重要战略资源，是发展新材料产业不可或缺的关键元素。我国已将“Al-Si-Sc焊丝”列入重点发展产品。因此，研究含钪铝合金及其配用焊丝材料的制备技术及其性能，对拓展含钪铝合金的应用范围，优化国产高性能铝合金焊丝的制造工艺具有重要的理论意义的应用价值。

钪是铝合金最好的晶粒细化及再结晶抵制元素，ScAl₃作为典型的Al-Sc金属间化合物，与α-Al晶格错配度极小，是至今为止α-Al最有效的异质形核基底。微量合金元素Sc的添加可有效细化铝合金晶粒组织、提高其力学性能，同时改善铝合金的可焊性。现有文献(授权公告号CN106048272)提供了一种铝镁硅钪合金丝的制备方法，该制备方法包括通过向铝液中加入硅剂、钪剂、镁剂，再经精炼、静置、加入铝钛硼丝在线晶粒细化处理、烧铸、三辊轧机轧制、冷拉拔等过程，获得直径为0.15～0.4mm铝合金丝，合金丝需要经过6～15小时人工时效。

另一篇现有技术(授权公告号CN106048337)提供了一种铝合金丝的制备方法，该制备方法包括通过对铝镁硅钪合金杆进行两次冷拉拔处理，且在两次冷拉拔之间进行钪的析出和固溶强化处理，使制得的铝合金单丝能满足抗拉强度、伸长率和导电率的要求，可实现批量生产。

但是钪价格昂贵，添加钪元素必将导致铝合金材料的制造成本增加。若能找到合适的合金元素完全或部分替代钪元素加入到铝合金中，仍能使铝合金获得细化、强化效果，有望开发出更为经济的铝合金制品，拓展含钪铝合金的应用范围。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铝硅钪锆合金丝、其制备方法及应用，以解决现有的铝硅钪合金的性能较好，但成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝硅钪锆合金丝的制备方法，该制备方法包括：将铝锭熔化，得到铝熔融液；使铝熔融液与第一精炼剂进行第一精炼处理，得到第一精炼铝液；将第一精炼铝液与硅剂、钪剂、锆剂及第二精炼剂进行第二精炼处理，得到第二精炼铝液；对第二精炼铝液进行晶粒细化处理，以使第二精炼铝液包括Si元素4.5～7％、Fe元素0.15～0.25wt％、Mg元素0.01～0.5wt％、Cu元素0.15～0.3wt％、Ti元素0.1～0.2wt％、Mn元素0.02～0.05wt％、Sc元素0.02～0.2wt％、Zr元素0.05～0.4wt％，余量为Al元素；使经过晶粒细化处理过程得到的铝液依次进行在线除气、除渣、浇铸、轧制、退火、拉拔及退火处理，得到铝硅钪锆合金丝。

进一步地，晶粒细化处理过程中，Sc元素与Zr元素的重量比为1：(1～3)。

进一步地，在进行退火处理过程之后，制备方法还包括将退火处理得到的铝硅钪锆合金丝半成品进行固溶强化处理，得到铝硅钪锆合金丝。