[发明专利]含稀土钐的高强变形铝合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种含稀土钐的高强变形铝合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。解决现有的铝合金力学性能差的问题。该铝合金化学成分组成的质量百分比如下：Mg:1.5‑2.5wt.％，Si:0.5‑1.5wt.％，Cu:0.2‑1.2wt.％，Sm:0.1‑0.5wt.％，余量为Al。本发明的含稀土钐高强变形铝合金具有优异的力学性能，以Al‑2Mg‑Si‑0.9Cu‑0.5Sm为例，其室温屈服强度和抗拉强度分别为315MPa和423MPa。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及含稀土钐的高强变形铝合金及其制备方法。

背景技术

金属铝及铝合金作为目前工业应用中轻质的金属材料，由于其具有优良的铸造性、比刚度、比强度、很好的切削加工性以及较高的阻尼系数和出色的电磁屏蔽性能，使其在汽车、航空、电子等领域应用潜力巨大，成为世界各国汽车、飞机等行业的制造商们竞相研究开发的21世纪新型绿色材料之一。然而传统铝合金的强度不高，严重限制了铝合金的应用，因此，开发高强铝合金具有重要意义。

现有的耐热铝合金研究主要从限制位错运动和强化晶界入手，通过适当的合金化，通过引入热稳定性高的第二相、降低元素在铝基体中的扩散速率或者改善晶界结构状态和组织形态等手段，来实现提高铝合金高温性能的目的。目前，在所有合金元素中，稀土(RE)是提高铝合金高温性能最有效的合金元素。大部分稀土元素在铝中具有较高的固溶度极限，而且随温度下降，固溶度逐渐下降，从而在随后的时效过程中析出弥散的、高熔点的稀土化合物相；稀土元素还可以细化晶粒、提高室温强度，而且分布在晶内和晶界(主要是晶界)的弥散的、高熔点稀土化合物，在高温时仍能对晶内位错运动和晶界滑移起到钉扎作用，从而提高铝合金的高温性能；同时，稀土元素在铝基体中的扩散速率较慢，这使得含稀土铝合金适于在较高温度环境下工作。

作为铝和稀土资源大国，中国关于含稀土铝合金的研究近年来不断增多和深入，稀土铝合金的成功研发将有助于我们利用这一优势。目前发展较为成功的商业稀土铝合金，其存在的主要不足是稀土含量过高，导致成本过高，其应用受到严重的限制。因此，开发新型低成本高性能变形稀土铝合金在国防军工、航空航天、汽车和轨道交通等高技术产业中具有十分重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的铝合金力学性能差的问题，而提供含稀土钐的高强变形铝合金及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明首先提供一种含稀土钐的高强变形铝合金化学成分组成的质量百分比如下:Mg:1.5-2.5wt.％，Si:0.5-1.5wt.％，Cu:0.2-1.2wt.％，Sm:0.1-0.5wt.％，余量为Al。

本发明还提供一种含稀土钐高强变形铝合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)铝合金铸锭制备：纯Al、Mg、Si和Al-Cu、Al-Sm中间合金配料，并铸造成铝合金铸锭；

(2)挤压坯料制备：将上述铝合金铸锭在520-560℃均匀化处理6-14h，并加工成挤压坯料；

(3)挤压型材制备：将上述挤压坯料和挤压模具在470-500℃电阻炉中预热0.5h，挤压机在400-500℃预热1-2h，挤压比为8:1-20:1，挤压速度为10-15m/min，经塑性变形制备成挤压型材；

(4)时效处理：将上述挤压型材在180-220℃热处理10-24h，得到含稀土钐高强变形铝合金。

优选的是，所述步骤(1)中铝合金铸锭制备方法，包括以下步骤：

(1)将纯Al、Mg、Si和Al-30Cu、Al-25Sm中间合金的原料，在温度为300℃，时间为1h进行烘干；

(2)将纯铝锭在680-700℃下完全熔化后，得到铝熔液；