一種含鎳高強度鋁合金材料及其處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬冶煉技術領域，涉及一種含鎳高強度鋁合金材料及其處理工藝。
【背景技術】
[0002]鋁合金是以鋁為基體元素的合金組成，主要包括的合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，還包括鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等合金元素。鋁合金的密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性，是在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬材料，其使用量僅次于鋼。
[0003]通常，屈服強度在500MPa以上的鋁合金被稱為超高強度鋁合金，它們是以AL-Zn-Mg-Cu系和Al-Zn-Mg系為主的可熱處理強化的鋁合金。自上世紀中葉以來，為了提高Al-Zn-Mg系鋁合金的力學性能，并解決高鋅、高鎂鋁合金中嚴重存在的應力腐蝕問題，國外在該類銷合金中添加Cu、Cr、Mn等元素，由此產(chǎn)生了一系列的新型AL-Zn-Mg-Cu超硬鋁合金。它由于具有高的比強度和硬度、良好的熱加工性、優(yōu)良的焊接性能、高斷裂韌度，以及高抗應力腐蝕能力等優(yōu)點而廣泛應用于航空航天領域，并成為這個領域中重要的材料之
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種含鎳高強度鋁合金材料及其處理工藝，本發(fā)明產(chǎn)品強度高，韌性好，耐腐蝕耐高溫，不易變形、老化，使用壽命長。
[0005]為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種含鎳高強度鋁合金材料，其化學成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.25-0.27%，碳:0.17-0.19%，鎂:0.55-0.59%，硅:1.77-1.85%，鈣:1.32-1.34%，鈦:0.94-0.96%，鉻:8.35-8.55%，錳:2.75-2.95% ；鎳:7.66-7.68%，銅:4.5-4.7%，鋅:2.1-2.3%，鍺:0.58-0.62%，鋯:0.09-0.11%，鉬:0.75-0.79%，銀:0.23-0.25%，鎢:0.07-0.13%，復合稀土:4.85-4.89%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復合稀土的化學成分的質(zhì)量百分比為:鑭:28-34%，鈰:15-17%，鐠:5_9%，釹:4_6%，釤:11-13%，其余為釓。
[0006]本發(fā)明進一步限定的技術方案是:
本發(fā)明提供一種含鎳高強度鋁合金材料，其化學成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.25%，碳:0.17%，鎂:0.55%，硅:1.77%，鈣:1.32%，鈦:0.94%，鉻:8.35%，錳:2.75% ;鎳:7.66%，銅:4.5%，鋅:2.1%，鍺:0.58%，鋯:0.09%，鉬:0.75%，銀:0.23%，鎢:0.07%，復合稀土:4.85%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復合稀土的化學成分的質(zhì)量百分比為:鑭:28%，鈰:15%，鐠:5%，釹:4%，釤:11%，其余為禮。
[0007]本發(fā)明提供一種含鎳高強度鋁合金材料，其化學成分的質(zhì)量百分比為: 硼:0.27%，碳:0.19%，鎂:0.59%，硅:1.85%，鈣:1.34%，鈦:0.96%，鉻:8.55%,錳:2.95% ;鎳:7.68%，銅:4.7%，鋅:2.3%，鍺:0.62%，鋯:0.11%，鉬:0.79%，銀:0.25%，鎢:0.13%，復合稀土:4.89%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復合稀土的化學成分的質(zhì)量百分比為:鑭:34%，鈰:17%，鐠:9%，釹:6%，釤:13%，其余為禮。
[0008]本發(fā)明提供一種含鎳高強度鋁合金材料，其化學成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.26%，碳:0.18%，鎂:0.57%，硅:1.81%，鈣:1.33%，鈦:0.95%，鉻:8.45%，錳:2.85% ；鎳-J.67%，銅:4.6%，鋅:2.2%，鍺:0.60%，鋯:0.10%，鉬:0.77%，銀:0.24%，鎢:0.10%，復合稀土:4.87%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復合稀土的化學成分的質(zhì)量百分比為:鑭:31%，鈰:16%，鐠:7%，釹:5%，釤:12%，其余為禮。
[0009]本發(fā)明中鎳的含量達到7.67%時，可以大大提高金屬的強度、韌性、耐熱性、防腐性、抗酸性、導磁性等，增加金屬的淬透性及硬度。
[0010]進一步的，
本發(fā)明還提供一種含鎳高強度鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟:
步驟(I):按照配比率精確計算，將原輔材料:純鋁錠、金屬錳、電解銅以及純鎂和硅鋁、鋅片、鈦劑加入鍋爐中進行熔煉，融化溫度為700-720°C，保持20-40min，然后爐溫保持在580-600°C，按照配比放入復合稀土，保溫15-20min ；
步驟(2):由LF爐進行精煉，將爐溫控制在680-700°C，時間保持在20_30min，全程吹氬氣攪拌，控制氬氣流量為22-24L/min，氬氣壓力為0.3-0.5MPa ；
步驟(3):撥開浮渣，加入微量元素硼、碳、鈣、鉻、鎳、鍺、鋯、鉬、銀和鎢，全程吹氮氣攪拌，溫度為 610-630°C，保溫 18-24min ；
步驟(4):在560-580°C的溫度下進行氬氣保護模鑄，凝固后將溫度保持在180-220°C，保溫時間為15-17h，然后用油冷以7-9V /s的速度冷卻到室溫，最后清洗表面，檢驗尺寸。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明鋁合金中加入以下微量元素，其中，硅:能增加金屬的強度、彈性、耐熱、耐酸性及電阻系數(shù)等，冶煉中的脫氧劑能增加金屬的過熱和脫碳敏感性；錳:能提高金屬的強度和硬度及耐磨性，冶煉時的脫氧劑和脫硫劑；鉻:能增加金屬的機械性能和耐磨性，可增大金屬的淬火度和淬火后的變形能力，同時又可增加金屬的硬度、彈性、抗磁力和抗強力，增加金屬的耐蝕性和耐熱性等；鎳:可以提高金屬的強度、韌性、耐熱性、防腐性、抗酸性、導磁性等，增加金屬的淬透性及硬度；鈦:可防止和減少金屬中氣泡的產(chǎn)生，提高金屬的硬度、細化晶粒、降低金屬的時效敏感性、冷脆性和腐蝕性；銅:可提高金屬的退火硬度，降低成本，提高耐大氣腐蝕的性能；鎢:可提高金屬的蠕變強度，又是金屬中碳化物的強促進劑，并使其具有回火穩(wěn)定性和高溫強度；鉬:可增加金屬的強度又不致降低金屬的可塑性和韌性，同時又能使金屬在高溫下具有足夠的強度，能改善金屬的冷脆性和耐磨性等；稀土:是很好的脫氧、脫硫劑，能消除或見減弱金屬中許多有害元素的影響，改善金屬的質(zhì)量，可改善金屬的熱加工性能，提高其塑性及韌性；硼:能成倍地增加淬火性，增加金屬的硬度和抗張力，改善金屬的焊接性能等。
[0012]本發(fā)明產(chǎn)品強度高，韌性好，耐腐蝕耐高溫，不易變形、老化，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
本實施例提供一種含鎳高強度鋁合金材料，其化學成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.25%，碳:0.17%，鎂:0.55%，硅:1.77%，鈣:1.32%，鈦:0.94%，鉻:8.35%，錳:2.75% ;鎳:7.66%，銅:4.5%，鋅:2.1%，鍺:0.58%，鋯:0.09%，鉬:0.75%，銀:0.23%，鎢:0.07%，復合稀土:4.85%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復合稀土的化學成分的質(zhì)量百分比為:鑭:28%，鈰:15%，鐠:5%，釹:4%，釤:11%，其余為禮。
[0014]本實施例還提供一種含鎳高強度鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟: 步驟(I):按照配比率精確計算，將原輔材料:純鋁錠、金屬錳、電解銅以及純鎂和硅鋁、
鋅片、鈦劑加入鍋爐中進行熔煉，融化溫度為700°C，保持40min，然后爐溫保持在580°C，按照配比放入復合稀土，保溫20min ;
步驟(2):由LF爐進行精煉，將爐溫控制在680°C，時間保持在30min，全程吹氬氣攪拌，控制氬氣流量為22L/min，氬氣壓力為0.3MPa ；
步驟(3):撥開浮渣，加入微量元素硼、碳、鈣、鉻、鎳、鍺、鋯、鉬、銀和鎢，全程吹氮氣攪拌，溫度為610°C，保溫24min ；
步驟(4):在560°C的溫度下進行氬氣保護模鑄，凝固后將溫度保持在180°C，保溫時間為17h，然后用油冷以7V /s的速度冷卻到室溫，最后清洗表面，檢驗尺寸。
[0015]實施例2
本實施例提供一種含鎳高強度鋁合金材料，其化學成分的質(zhì)量百分比為:
硼:0.27%，碳:0.19%，鎂:0.59%，硅:1.85%，鈣:1.34%，鈦:0.96%，鉻:8.55%，錳:2.95% ;鎳:7.68%，銅:4.7%，鋅:2.3%，鍺:0.62%，鋯:0.11%，鉬:0.79%，銀:0.25%，鎢:
0.13%，復合稀土:4.89%，其余為鋁及不可避免雜質(zhì)；
復合稀土的化學成分的質(zhì)量百分比為:鑭:34%，鈰:17%，鐠:9%，釹:6%，釤:13%，其余為禮。
[0016]本實施例還提供一種含鎳高強度鋁合金材料的處理工藝，包括如下具體步驟: 步驟(I):按照配比率精確計算，將原輔材料:純鋁錠、金屬錳、電解銅以及純鎂和硅鋁、
鋅片、鈦劑加入鍋爐中進行熔煉，融化溫度為720 V，保持20min，然后爐溫保持在600°C，按照配比放入復合稀土，保溫15min ;
步驟(2):由LF爐進行精煉，將爐溫控制在700°C，時間保持在20min，全程吹氬氣攪拌，控制氬氣流量為24L/min，氬氣壓力為0.5MPa ；
步驟(3):撥開浮渣