[发明专利]一种添加稀土La以提高ZL302合金力学性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加稀土La以提高ZL302合金力学性能的方法，属于ZL302合金性能优化技术领域。

背景技术

我国的稀土资源十分丰富,据2003年英国Roskill信息公司公布的数据,我国的稀土储量为2700万t,占世界总蕴量的30·7%。如何大力开发和利用如此丰富的稀土资源已成为我国材料界的一个新的研究热点。在铸造Al-Mg合金系中,ZL302合金有高温强度、抗蚀性能、焊接性能、铸造性能好,切削加工性能优越,但由于不能热处理,力学性能比ZL301低得多。ZL302合金主要用于制造在海水、燃气等腐蚀介质下承受中等载荷的发动机、转子、叶片、内燃机、石化气泵壳等零件,这些部件对材料的抗拉强度、伸长率、硬度等力学性能都提出了很高的要求。为此,常采用在ZL302合金中加入细化元素的方法提高其性能,其中Zr和稀土元素Sc以及Zr和Sc的复合作用经常被探讨,它们的细化效果明显,但由于价格昂贵,限制了其在工业生产中的实际应用。La虽价格低廉,但La在ZL302合金中的单独作用则鲜有报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种添加稀土La以提高ZL302合金力学性能的方法，能够细化ZL302合金力的晶粒，提高ZL302合金的力学性能，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：

一种添加稀土La以提高ZL302合金力学性能的方法，在铸态ZL302合金中添加稀土La元素，所述稀土La元素以质量分数计为0.5%～1.5%，余量为ZL302合金，采用常规的冶炼方式进行冶炼。

所述的稀土La元素以质量分数计为1%，余量为ZL302合金。

所述的稀土La元素以中间合金的方式添加。

所述的中间合金为Al-10La合金

本发明的有益效果：

本发明通过在铸态ZL302合金加入La以后,ZL302合金中原有的黑色骨骼状的Mg2Si相被细化成短棒状,灰色网状的AlFeMnSi相逐渐被细化成断续、弥散的骨骼状，同时由于La及其化合物的存在还出现了针条状、颗粒状的新相，与加入La前相比，ZL302合金的晶粒明显细化,合金的力学性能得到了明显的改善，并且当La元素以质量分数计为0.5%～1.5%时的效果最好。

附图说明：

图1为未添加La前的ZL302合金组织图；

图2为添加La后的ZL302合金组织图；

图3是ZL302合金的抗拉强度随La含量的变化曲线；

图4是ZL302合金的伸长率随La含量的变化曲线；

图5是ZL302合金的硬度随La含量的变化曲线。

具体实施方式：

实施例：

用纯铝和纯镁配制Al-12Mg合金,在金属型中浇注成铝镁合金锭。配制试验所用合金时,Mg的质量分数为10%。用纯铝和纯硅配制Al-15Si、纯Al和纯La。

配制Al-10La合金,纯铝的纯度为99·7%,纯Mg、纯Lu的纯度均为99.9%(质量分数)。共配制了8种Al-5Mg-1Si-xLa(x=0,0.2,0.5,0.8,1.0,1.2,1.5,2.0)合金(各元素含量均为质量分数),在中频感应电炉中将纯铝及各中间合金进行熔炼,用红外测温仪测得金属液温度在700℃左右时,加入C2Cl6进行排气、除渣。熔炼工艺见表1。

在金属型中浇注的试样执行铝合金拉伸试验金属型铸造试样标准。该试样不经过热处理,在WE-30型液压式万能材料试验机和HDI-1875型布氏硬度计上进行拉伸试验和硬度试验。对ZL302合金(Al-5Mg-Si合金)和Al-5Mg-Si-La两种合金,采用HITACHIS-2570型金相显微镜和JSM-6380LA型扫描电镜进行显微组织分析和SEM分析。

由图1和图2对比可知，加入La以前,ZL302合金的晶粒较粗大,晶粒边界清晰,加入La以后,晶粒明显细化，主要在于黑色骨骼状的Mg2Si相被细化成短棒状,灰色网状的AlFeMnSi相逐渐被细化成断续、弥散的骨骼状。同时由于La及其化合物的存在还出现了针条状、颗粒状的新相。

由图3至图5可知，所添加的La元素占0.5%～1.5%时效果较好，其中在1%时达到顶峰。