[发明专利]一种Yb2O3增强的Al-Si-Zn系铝合金的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及Al-Si-Zn系铝合金领域，具体的说，是涉及一种高强度Al-Si-Zn系铝合金的处理方法。

背景技术

Al-Si-Zn系合金硅含量低，具有优良的铸造性和加工性，常温稳定相Al₂Zn可经热处理固溶到合金基体中，因此是一种可热处理增强的铝合金。经变质和热处理后的Al-Si-Zn合金能获得较好的力学性能，因此已经被越来越多的使用在工业机械装置中。而工业机械装置通常结构复杂，工作环境恶劣，特殊的工作环境对材料的性能提出了更高的要求，要有较好的铸造及加工性能，在室温和250℃的温度区间内要有高的抗拉强度及延伸率，较好的导热性。为了满足这些使用要求，需要改善合金生产工艺，优化合金成分来进行优化处理。

有研究表明，在铝硅合金中，稀土不仅能作为变质剂，而且能起到净化合金液的作用。稀土元素化学性质活泼，能与合金液中的O₂、H₂、S元素等发生反应，从而降低合金液中的含气量和含硫量，起到净化合金液的作用。在一定的工艺条件下，用稀土对铝合金液进行净化处理，其净化效果甚至超过常用的C₂Cl₆及无毒精炼剂。使用稀土对铝合金液除气，操作过程简单平稳，不会出现合金液沸腾

铸态Al-Si-Zn合金的力学性能较差，因此需要通过一定的手段改变合金的微观组织形貌，对提高合金的力学性能有积极的作用。该合金是可热处理增强的合金，通过进行热处理使合金中的Al₂Zn相固溶到基体中，从而起到固溶强化的作用。目前对于Al-Si共晶组织的变质已经有不少研究，Sr对共晶Si的变质作用研究的较为成熟，目前应用到实际生产中的变质剂都或多或少的存在一定的问题，因此，仍然有必要继续开发新的变质剂。稀土氧化物作为一种我国储量较多的资源，理应得到更多的应用，并且现有的研究已经表明，稀土元素对Al-Si-Zn合金有变质作用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度Al-Si-Zn系铝合金的处理方法，使用该方法能够明显改善Al-Si-Zn系铝合金的拉伸性能。

本发明采用的技术方案是：一种高强度Al-Si-Zn系铝合金的处理方法，其特征是：所述Al-Si-Zn系铝合金含有下述重量百分比的组分：0.1～1.0％的Yb₂O₃，6.0～8.0％的Si，2.0～5.0％的Zn，0.10～0.30％的Fe，0.01～0.1％的Cu，0.001～0.005％的Mg，0.001～0.005％的Mn，0.001～0.005％的Ti，以及不可避免的杂质，余量为铝，所述的处理方法由合金制备步骤、变质处理步骤和最终热处理步骤所组成；具体为，合金制备步骤：首先通过向Al-Si合金中加入纯Al料和纯Zn料混合配制，熔化浇注成合金板料；变质处理步骤：将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化，加入变质剂并搅拌、保温，除渣后浇注到金属型中，所述的金属型在浇注前进行预热；最终热处理步骤：将金属型在进行固溶处理，保温后水冷，再进行时效处理，保温后空冷得到产品。

所述合金制备步骤中，通过向Al-Si合金中加入铝含量为99.9％的纯Al料和锌含量为99.9％的纯Zn料混合配制，在1000～1200℃熔化浇注成合金板料。

所述变质处理步骤中，将制备好的合金板料放入电阻炉中熔化，温度维持在800～1000℃，熔化后加入变质剂并搅拌，所述的变质剂由质量比为1：3～5的Al粉和Yb₂O₃粉末均匀混合而成，加入后在800～900℃保温，保温时间为30～40min，除渣后在800～900℃浇注到金属型中，所述的金属型在浇注前预热至100～150℃。

所述最终热处理步骤中，将所述的金属型在进行600～700℃进行固溶处理，保温8～10h，水冷，再在200～300℃进行时效处理，保温6～8h，最后空冷得到产品。

最终热处理后所得到的Al-Si-Zn系铝合金产品的常温抗拉强度为350～400MPa，延伸率为11～13％。

本发明的优点是：通过稀土氧化物Yb₂O₃对Al-Si-Zn系铝合金的变质作用，结合最终热处理，改善了Al-Si-Zn系铝合金的拉伸性能，显著提高了合金抗拉强度和延伸率，具有成本低、操作简便、生产周期短等特点。本发明产出的Al-Si-Zn系铝合金作为产品，可以应用于航空、汽车等工业制造领域。

具体实施方式