[发明专利]一种添加混合稀土优化ZL301合金的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加混合稀土优化ZL301合金的工艺，属于合金性能优化技术领域。

背景技术

稀土元素是有色金属材料重要的合金化元素，由于稀土元素具有很多独特的性质，添加少量稀土元素能影响有色金属材料的组织和性能。在铸造铝合金中，ZL301合金(Al-10Mg合金)具有低密度、高耐蚀性、可切削加工性和表面光洁等优点，主要应用于制造在海水、燃气等腐蚀介质下承受载荷的零件。由于这些零部件对制备材料的力学性能提出了一定要求，而ZL301合金在强韧性等性能上与其他有色金属材料相比还存在差距，因此有必要提高该类材料的力学性能。

发明内容

本发明要解决的问题：提供一种添加混合稀土优化ZL301合金的工艺，旨在提高合金力学性能，以满足工业要求。

本发明的技术方案：

一种添加混合稀土优化ZL301合金的工艺，所用原料为：A00铝锭，1#镁锭，含质量分数为20%Re的Al-Re中间合金；采用18#石墨坩锅在井式电炉中进行熔炼，钢制铸锭模铸造制备；在熔炼过程中，先将石墨坩埚预热暗红色，加入预热到100℃的铝锭，撒上RF-2型熔剂后升温，在铝熔化后于690～700℃用钟罩压入镁块，用石墨棒充分搅拌合金液并在扒渣后在740℃加入Al-Re中间合金，待其充分溶化后用C2Cl6精炼剂对熔体作净化处理，扒渣降温静置5～10min后进行浇铸；利用箱式电阻炉对试验合金进行固溶处理，然后出炉水淬，水温60℃。

所述Al-Re中间合金中稀土添加量为0.3%或0.6%。

所述Al-Re中间合金所用的混合稀土成分为50%Ce-25%La-15%Nd-5%5Pr。

所述浇铸温度700℃，模具温度200℃。

所述固溶处理温度为435℃，固溶处理时间为15h。

本发明的有益效果：

本发明中添加混合稀土能够细化ZL301+xRe合金的铸态组织，当稀土添加量为0.3，0.6%时，形成沿晶界弥散分布的Al-Re相，起到很好的第二相强化作用。在435℃固溶处理15h的条件下，ZL301+0.6Re合金综合拉伸性能最好。

具体实施方式：

实施例：

合金为ZL301+xRe合金(x=0.3、0.6、0.9%，质量分数，下同)，合金设计成分如表1所示。

合金熔炼所用原料为：A00铝锭；1#镁锭；含20Re(质量分数，%)的Al-Re中间合金。配置Al-Re中间合金所用的混合稀土近似成分为50%Ce-25%La-15%Nd-5%5Pr。试验合金采用18#石墨坩锅在井式电炉中进行熔炼，钢制铸锭模铸造制备。在熔炼过程中，先将石墨坩埚预热暗红色，加入预热到100℃的铝锭，撒上RF-2型熔剂(光卤石型覆盖剂)后升温，在铝熔化后于690～700℃用钟罩压入镁块，用石墨棒充分搅拌合金液并在扒渣后在740℃加入Al-Re中间合金，待其充分溶化后用C2Cl6精炼剂对熔体作净化处理，扒渣降温静置5～10min后进行浇铸。浇铸温度700℃，模具温度200℃。

利用箱式电阻炉对试验合金进行固溶处理，固溶处理温度为435℃，固溶处理时间为15h，出炉水淬，水温60℃。

组织分析和性能检测采用ETM-102D型材料实验机按照GB/T228-2002测试合金的室温力学拉伸性能。

表2为不同混合稀土添加量及固溶处理对ZL301+xRe系列合金力学性能的影响趋势，适量的稀土合金化作用能够使ZL301合金得到有效强化。当稀土添加量在0～0.6%变化时，无论铸态或固溶处理态合金的抗拉强度σb及伸长率δ均呈增大的趋势。其中ZL301+0.6Re合金具有最佳的综合力学性能，其固溶处理状态下的抗拉强度达到266.7MPa，伸长率为7.2%。随稀土添加量进一步增加，合金的各项力学性能降低，稀土对ZL301合金的强化效果下降，可认为，添加过量稀土并不利于试验合金力学性能的提高。