專利名稱：一種鋁合金半固態(tài)坯料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金半固態(tài)坯料，還涉及這種鋁合金半固態(tài)坯料的制備方法。
背景技術(shù)：
半固態(tài)成形技術(shù)作為一種新型的金屬凝固成形工藝，可獲得性能優(yōu)異的各種金屬材料及復(fù)合材料成形件，是本世紀(jì)最有發(fā)展前景的近凈成形技術(shù)之一。由于半固態(tài)成形技術(shù)打破了傳統(tǒng)的枝晶凝固模式，在成分與組織均勻性、提高成形件的綜合性能及降低工件內(nèi)部缺陷等方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。對(duì)半固態(tài)凝固成形技術(shù)研究已成為近年國(guó)內(nèi)外金屬材料領(lǐng)域競(jìng)相開展的一個(gè)方向，尤其是變形鋁合金的半固態(tài)成形技術(shù)是研究的熱點(diǎn)。20世紀(jì)70年代初期，美國(guó)麻省理工學(xué)院的M. C. Flemings教授和David Spencer博士提出了半固態(tài)加工技術(shù)。我國(guó)從上世紀(jì)70年代后期陸續(xù)開展半固態(tài)金屬成形技術(shù)的研究，主要是從理論上進(jìn)行了探索性研究。關(guān)于半固態(tài)加工實(shí)驗(yàn)方面的研究主要集中在(I)材料的制備包括機(jī)械攪拌法、單輥旋轉(zhuǎn)法、電磁攪拌法、機(jī)械振動(dòng)法等；(2)半固態(tài)加工材料的成形，包括壓鑄成形、模鍛成形、注射成形和連鑄成形等加工工藝。半固態(tài)成形的關(guān)鍵是半固態(tài)漿料的制備，要求半固態(tài)漿料的原始組織為細(xì)小、等軸的非枝晶組織。目前，有多種方法可以獲得該種組織，如機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法、應(yīng)變誘發(fā)激活方法(SIMA法)、等溫處理法、近液相線澆注法以及噴射沉積鑄造法等，其中普遍采用并進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的方法是電磁攪拌法、應(yīng)變誘發(fā)激活方法(SIMA法)等。從總體上來(lái)說(shuō)，一般的機(jī)械攪拌法無(wú)法制備出高質(zhì)量的半固態(tài)金屬材料，也無(wú)法滿足商業(yè)生產(chǎn)的需要。近液相線澆注法由于澆注溫度要求控制在液相線附近，工藝條件非常苛刻，操作困難。電磁攪拌法和應(yīng)變誘發(fā)激活方法(SIMA法)對(duì)設(shè)備的要求較高，制備成本昂貴而難于推廣普及。申請(qǐng)?zhí)枮?00310115376. 9，公開號(hào)為1619004A，
公開日為2005年5月25日的專利申請(qǐng)公開了 “一種半固態(tài)成形用鋁合金及其半固態(tài)坯料制備方法”，其材料為AL-Mg-Si系鑄造鋁合金，采用電磁振動(dòng)方法制備半固態(tài)坯料，不僅耐腐蝕性差，而且抗拉強(qiáng)度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐腐蝕性好且抗拉強(qiáng)度高的鋁合金半固態(tài)坯料，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的半固態(tài)坯料機(jī)械性能低、耐腐蝕性差的問(wèn)題。本發(fā)明的另一個(gè)目的為提供所述鋁合金半固態(tài)坯料的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種鋁合金半固態(tài)坯料，其特征在于所述坯料為變形招合金，由以下組分組成Mg、Zn、Cu、Al及組分A,所述的組分A選自Cr、Si、Fe或Mn中的至少兩種。所述變形招合金各成分的比例為Mg :I. 2 3. Owt %, Zn 3. O 6. 8wt%, Cu
I.O 2. Owt%, Cr 0. 05 O. 3wt%, Si 0. I O. 5wt%, Fe 0. 2 O. 5wt%, Mn 0. I
0.4wt %，其余為招。
所述鋁合金半固態(tài)坯料的制備方法為將所述變形鋁合金的金屬熔體在中間包進(jìn)行超聲振動(dòng)半連續(xù)鑄造，制成半固態(tài)還料。所述中間包溫度為680-700°C，超聲振動(dòng)頻率為20000-30000HZ，鑄型預(yù)熱溫度為200-600。。。所述超聲振動(dòng)半連續(xù)鑄造前，將所述變形鋁合金進(jìn)行熔煉、精煉和除渣。所述熔煉過(guò)程中鋁合金的熔體溫度為690-710°C。所述精煉后的鋁合金熔體溫度為680_690°C。本發(fā)明具有如下有益效果 I、本發(fā)明采用變形鋁合金，耐腐蝕性好，且各成分之間的配比精度要求較低，即成分的微小波動(dòng)不會(huì)造成鋁合金流變性、觸變性及機(jī)械性能的明顯波動(dòng)。2、本發(fā)明采用超聲振動(dòng)的方法制備鋁合金半固態(tài)坯料，其抗拉強(qiáng)度高，可達(dá)480MPa，晶粒細(xì)，平均直徑小于40 μ m,且成形性能好，工藝條件要求較低，便于控制和操作。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例300瓦超聲波下鋁合金的初生相形態(tài)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例200瓦超聲波下鋁合金的初生相形態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，一種鋁合金半固態(tài)坯料，為L(zhǎng)C4變形鋁合金，由以下成分組成，Zn
5.58wt %、Mg 2. 40wt %、Cu :1. 58wt %、CrO. 21wt %、Si :0. 3wt %，F(xiàn)e :0. 35wt %，Mn :
0.2wt%，余量為Al。合金的液相線溫度為620°C，先將該合金在中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉后，合金熔體溫度為690-710°C，將熔體轉(zhuǎn)入靜置爐內(nèi)，進(jìn)行精煉和除渣，精煉后熔體溫度為680-6900C，然后將金屬熔體轉(zhuǎn)注進(jìn)中間包進(jìn)行超聲波振動(dòng)半連續(xù)鑄造。中間包溫度控制在690-700°C，超聲振動(dòng)頻率為30000HZ，金屬型鑄型預(yù)熱溫度控制為395_405°C (超聲處理時(shí)間為12s)，超聲功率為300W，導(dǎo)入超聲波進(jìn)行攪拌，獲得半固態(tài)坯料，其金相組織見圖I所
/Jn ο實(shí)施例2，一種鋁合金半固態(tài)坯料，為L(zhǎng)C9變形鋁合金，由以下成分組成，Zn
5.64wt% >Mg 2. 57wt% >Cu I. 63wt% >CrO. 16wt% >Si :0. 2wt% , Fe :0. 25wt%, Al 余量。先將該合金在電阻爐內(nèi)熔化，在690°C精煉后靜置10分鐘除渣，然后放入超聲振動(dòng)頭實(shí)施振動(dòng)，超聲振動(dòng)頻率為20000HZ，超聲功率為200W，鋁液施振溫度控制在675_685°C，鑄型預(yù)熱溫度為195-205°C。由此獲得的半固態(tài)材料拉伸性能如下Rm=310MPa，Rs=220MPa，A=2%。將該半固態(tài)材料進(jìn)行熱處理。熱處理工藝為480°C X4h固溶，175°C X5h時(shí)效。材料經(jīng)熱處理后，經(jīng)過(guò)解剖加工、粗磨、細(xì)磨和拋光之后，制取出金相試樣，用O. 5% HF水溶液進(jìn)行浸蝕，熱處理后合金的拉伸性能測(cè)試結(jié)果如下Rm=483MPa，Rs=350MPa, A=5%。利用Neuphoto光學(xué)顯微鏡觀察坯料的組織形貌，如圖2所示。實(shí)施例3-23，一種鋁合金半固態(tài)坯料，為L(zhǎng)C9變形鋁合金，成分參見表I，工藝條件參見表2，其余同實(shí)施例I。表I實(shí)施例3-23的成分
權(quán)利要求
1.一種鋁合金半固態(tài)坯料，其特征在于所述坯料為變形鋁合金，由以下組分組成Mg、Zn、Cu、Al及組分A,所述的組分A選自Cr、Si、Fe或Mn中的至少兩種。
2.如權(quán)利要求I所述的鋁合金半固態(tài)坯料，其特征在于所述變形鋁合金各成分的比例為 Mg :I. 2 3. Owt%, Zn :3. O 6. 8wt%, Cu :1. O 2. Owt%, Cr :0. 05 O. 3wt%, Si .O.Γθ. 5wt%, Fe 0. 2 O. 5wt%, Mn :0· Γθ. 4wt%，其余為鋁。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鋁合金半固態(tài)坯料的制備方法，其特征在于將所述變形鋁合金的金屬熔體在中間包進(jìn)行超聲振動(dòng)半連續(xù)鑄造，制成半固態(tài)坯料。
4.如權(quán)利要求3所述的鋁合金半固態(tài)坯料的制備方法，其特征在于所述中間包溫度為680-700°C，超聲振動(dòng)頻率為20000-30000HZ，鑄型預(yù)熱溫度為200-600°C。
5.如權(quán)利要求3所述的鋁合金半固態(tài)坯料的制備方法，其特征在于所述超聲振動(dòng)半連續(xù)鑄造前，將所述變形鋁合金進(jìn)行熔煉、精煉和除渣。
6.如權(quán)利要求5所述的鋁合金半固態(tài)坯料的制備方法，其特征在于所述熔煉過(guò)程中鋁合金的熔體溫度為690-710°C，所述精煉后的鋁合金熔體溫度為680-690°C。
全文摘要
一種鋁合金半固態(tài)坯料，其特征在于所述坯料為變形鋁合金，由以下組分組成Mg、Zn、Cu、Al及組分A，所述的組分A選自Cr、Si、Fe或Mn中的至少兩種。本發(fā)明采用變形鋁合金，耐腐蝕性好，且各成分之間的配比精度要求較低，即成分的微小波動(dòng)不會(huì)造成鋁合金流變性、觸變性及機(jī)械性能的明顯波動(dòng)。本發(fā)明采用超聲振動(dòng)的方法制備鋁合金半固態(tài)坯料，其抗拉強(qiáng)度高，可達(dá)480MPa，晶粒細(xì)，平均直徑小于40μm，且成形性能好，工藝條件要求較低，便于控制和操作。
文檔編號(hào)C22C21/00GK102644011SQ201210150728
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者劉春溪, 張懷章, 李高鋒, 王澤 , 馬敏團(tuán), 黃引平 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第十二研究所