鋁合金餘溫淬火添加劑及用該添加劑生產鋁合金產品的方法
2023-07-13 21:29:26 1
專利名稱：鋁合金餘溫淬火添加劑及用該添加劑生產鋁合金產品的方法
技術領域：
本發明涉及鋁合金產品熱處理加工技術領域，特別涉及一種鋁合金餘溫淬火添加劑及用該添加劑生產鋁合金產品的方法。
背景技術：
傳統鋁合金熱處理，一般是由淬火+人工時效(自然時效)組成。所謂淬火就是將產品經淬火爐加溫到合金某一特定溫度(通常為液固兩相線附近)並進行適時保溫後，然後再以足夠大的冷卻速度進行冷卻(一般採取水淬)，從而得到合金相應的室溫組織，這種處理方法稱之為淬火。顯然這種淬火需有投資不菲的淬火爐及與之相配套的設施，更需要消耗大量的能源，所以生產成本也就相對較高。
發明內容
為克服傳統淬火工藝投資大、費用高，生產成本居高不下的弊端，本發明提供了一種利用產品出型餘溫對鋁合金進行淬火的添加劑；及用該添加劑生產鋁合金產品的方法。
添加劑的主要成份包括Mg、Li元素的一種或幾種。
在添加劑中，還包括Cu、Ti、Mn、Zr、Co、B、Ni、Cd、Si、Zn、V、Sb、Sr、Te、Fe、Cr、RE的一種或幾種。
添加劑可選擇單質、中間合金、鹽類或其他化合物形式加入。
在Al-Si合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Mg0.2-1.5；Cu1.0～5.0；Ti0.10～0.30；RE1～1.5；Mn約為含鐵量的1/2；Zr0.10～0.40；Co0.5～1.0；B0.01～0.10；Ni0.5～1.5；Cd0.15～1.0；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5；Te0.05～0.10。
在Al-Cu合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Mn0.15～0.30；Ti0.3～1.0；RE4～5；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5；Te0.05～0.10。
在Al-Mg合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Si0.6～1.3；Zn1～1.5；Te0.1～0.3；Ti0.1～0.25；Zr0.1～0.3；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5。
在Al-Zn-Mg合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Fe1.0～1.7；Cu0.3～1.5；Mn0.3～1.5；Cr0.1～0.5；Ti0.10～0.30；Zr0.10～0.30；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5；Te0.05～0.10。
一種用添加劑生產鋁合金產品的方法，鋁合金熔煉時，加入0.1～10％的添加劑，添加劑加入可用壓勺壓入合金液中充分吸收，也可以利用澆口杯餵加；餘溫淬火--合金凝固產品出型後，立即淬火。轉移時間＜10S，出型溫度控制在350℃以上。
機理在鋁合金中，選擇適當的合金無素，如Li、Cd、Mn、Mg、Ti、B、V、Zr、RE等來改善和提高冶金質量，控制機械性能。在生產工藝上採用冷卻速度快，結晶細的生產方法，如金屬型鑄造、低壓鑄造、壓鑄、差壓鑄造、連續或半連續鑄造、鍛壓、軋制等。因為在高速冷卻結晶時，可形成過渡族元素，在鋁中的異常過飽和固溶體，使其溶解度大大超過平衡結晶時的飽合溶解度，而不產生化合物初晶。
在低於結晶終了溫度高於時效溫度的區間內利用餘溫淬火工藝方法增加形成具有中間尺寸(0.01～0.5um)的沉澱易溶相固溶體如Al2CuMg、Al3Li、Al3CuLi、Al2MgLi、Mg2Si……等。
如(1)固溶體→中間相δ′(Al3Li)→平衡相δ(Al3Li)δ′相呈球狀，與母相完全共格---起強化作用。 合金中含有Mg時，Mg不溶入δ′相中，使Li溶解度下降，隨著δ′相的析出基體產生固溶液強化---強度上升。
→δ′→δ(3)固溶體→GP(1)→θ″→θ′→θ→T1(Al2CuLi)當含銅量高的合金時，(一般為2.2～5％)Al-Li沉澱與Al-Cu沉澱同時發生。
此時若添加微量Cd，由於Cd存在於θ′相與母相的界面上使界面能下降，θ′相的形核臨界尺寸減少容易沉澱，從而提高合金的時效強化效果。(淬火溫度區間要求相對降低，一般350℃上)當合金含矽量較高時(Si＞0.6Mg，Mg0.1～0.8％)，合金組織主要取決於鎂的含量。鎂和矽優先形成強化相Mg2Si，而銅的作用是參與形成θ、S和W相，起補充強化作用。
本發明優點在於在鋁合金中加入添加劑，產品綜合機械性能勻能達到要求且易於控制；看實施例機械性能。省略了傳統淬火熱處理中的淬火爐及能源，可降低生產成本50～80％。投資少，使用本發明方案基本上不用另行投資。可免去淬火爐的投資，以及相關配套的輸配電設施的大額投入。本發明生產鋁合金的方法操作簡單，勞動強度低且環保無公害。
以下為各合金元素在不同鋁合金中的作用合金元素在Al-Si合金中的作用(選擇附加)
合金元素在Al-Cu合金中的作用(選擇附加)
合金元素在Al-Mg合金中的作用(選擇附加)
合金元素在Al-Zn-Mg合金中的作用(選擇附加)
合金元素在鋁合金中的變質作用(選擇附加)
各合金元素(選擇附加)根據鋁合金化學成份條件，加工工藝條件等，酌情酌量選擇使用，用量範圍根據上表。
具體實施例方式1、以下為各實施例的配方①Mg100％②Li100％③Mg1％；餘量為Al④Li0.1％；餘量為Al⑤Ti15％；B 5％；RE30％；餘量為Mg⑥Mn20％；Ti20％；Cd20％；Zr10％；餘量為Li⑦Mg50％；Li0.2％；Ti10％；Zr10％；Cd10％；餘量為Al操作方法鋁合金熔煉時，加入0.1～10％的添加劑來控制合金機械性能和冶金質量。
添加劑加入利用壓勺壓入合金液中充分吸收，也可以利用澆口杯餵加等。
餘溫淬火合金凝固產品出型後，立即淬火(轉移時間＜10S)，一般為水淬，出型溫度控制在350℃以上。
時效處理，與常規淬火相同。
以下為應用各配方添加劑的使用效果圖表
權利要求
1.一種鋁合金餘溫淬火添加劑；其特徵在於主要成份包括Mg、Li元素的一種或幾種。
2.根據權利要求1所述的鋁合金餘溫淬火添加劑；其特徵在於在添加劑中，還包括Cu、Ti、Mn、Zr、Co、B、Ni、Cd、Si、Zn、Te、Sr、Sb、V、Fe、Cr、RE的一種或幾種。
3.根據權利要求2所述的鋁合金餘溫淬火添加劑；其特徵在於所述的添加劑可選擇單質、中間合金、鹽類或其他化合物形式加入。
4.根據權利要求2所述的鋁合金餘溫淬火添加劑；其特徵在於在Al-Si合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Mg0.2-1.5；Cu1.0～5.0；Ti0.10～0.30；RE1～1.5；Mn約為含鐵量的1/2；Zr0.10～0.40；Co0.5～1.0；B0.01～0.10；Ni0.5～1.5；Cd0.15～1.0；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5；Te0.05～0.10。
5.根據權利要求2所述的鋁合金餘溫淬火添加劑；其特徵在於在Al-Cu合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Mn0.15～0.30；Ti0.3～1.0；RE4～5；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5；Te0.05～0.10。
6.根據權利要求2所述的鋁合金餘溫淬火添加劑；其特徵在於在Al-Mg合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Si0.6～1.3；Zn1～1.5；Te0.1～0.3；Ti0.1～0.25；Zr0.1～0.3；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5。
7.根據權利要求2所述的鋁合金餘溫淬火添加劑；其特徵在於在Al-Zn-Mg合金中，添加劑的最佳取值範圍(加入量％)是Fe1.0～1.7；Cu0.3～1.5；Mn0.3～1.5；Cr0.1～0.5；Ti0.10～0.30；Zr0.10～0.30；Sr0.02～0.06；Sb0.3～0.5；Te0.05～0.10。
8.一種用添加劑生產鋁合金產品的方法，其特徵在於鋁合金熔煉時，加入0.1～10％的添加劑。餘溫淬火合金凝固產品出型後，立即淬火，轉移時間＜10S，出型溫度控制在350℃以上。
全文摘要
一種利用產品出型餘溫對鋁合金進行淬火的添加劑，及用該添加劑生產鋁合金產品的方法；添加劑的主要成份包括Mg、Li元素的一種或幾種。在添加劑中，還包括Cu、Ti、Mn、Zr、Co、B、Ni、Cd、Si、Zn、V、Sb、Sr、Te、Fe、Cr、RE的一種或幾種。添加劑可選擇單質、中間合金、鹽類或其他化合物形式加入。一種用添加劑生產鋁合金產品的方法，鋁合金熔煉時，加入0.1～10％的添加劑，添加劑加入可用壓勺壓入合金液中充分吸收，餘溫淬火－合金凝固產品出型後，立即淬火。轉移時間＜10S，出型溫度控制在350℃以上。
文檔編號C22F1/04GK1435504SQ0210293
公開日2003年8月13日 申請日期2002年1月30日 優先權日2002年1月30日
發明者俞世德 申請人:俞世德