一種Al-Er-Hf合金及其熱處理工藝的製作方法
2023-06-05 01:47:01 1
一種Al-Er-Hf合金及其熱處理工藝的製作方法
【專利摘要】一種Al-Er-Hf合金及其熱處理工藝，屬於合金【技術領域】。所述合金為在純鋁基體加入重量百分比為：0.12～0.25%Er，0.45%～1.2%Hf。該合金固溶時效處理工藝包括以下步驟：首先在635±10℃固溶處理24～48h後水淬至室溫；然後將固溶合金在150～(425-600)℃之間每隔25℃等時時效3h；或將固溶態合金在350℃進行等溫時效處理。本發明採用了Er、Hf複合微合金化，合金不但具有顯著的時效強化效果，而且同時具備良好的高溫熱穩定性能；相對Al-Er合金提高了時效強化效果和高溫耐熱性能，相對Al-Hf合金則使得其時效析出過程明顯加速。
【專利說明】—種Al-Er-Hf合金及其熱處理工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於合金【技術領域】，具體涉及到一種經過複合微合金化的鋁合金材料及其熱處理工藝。
技術背景
[0002]微合金化一直是挖掘合金潛力、改善合金性能並進一步開發新型鋁合金的重要手段，已成為國內外材料界關注的熱點。尤其對稀土元素在鋁合金中的微合金化研究是當今熱點，其中對稀土元素Sc的研究最為集中，其微合金化效果十分顯著，並取得一系列研究成果。但由於Sc的價格過於昂貴，科研工作者尋找與Sc有類似作用的替代元素，發現稀土元素Er與Sc類似，也能與鋁形成L12結構的強化相。但由於Er在常規的熔鑄過程中，固溶到鋁基體中的量十分有限，因此限制了進一步提高其微合金化作用的空間。
[0003]研究表明，通過複合添加微合金化元素能夠有效提高微合金化作用效果。研究表明，通過複合添加微合金化元素能夠有效提高微合金化作用效果。過渡族元素Hf在鋁基體中與也能形成類似Er結構的析出相。但由於Hf等本身形核驅動力較小，析出過程相對緩慢；％Er複合添加後，A13Er相能夠提供Hf析出核心，促進Hf的析出；並且由於Hf在鋁基體中的擴散速率相對Er較低，其析出相相對A13Er相較為穩定，不易長大粗化。因此通過在鋁基中複合添加Er、Hf元素，能充分發揮相互的作用，起到良好的複合微合金合金化效果。本發明是在以上技術背景基礎，設計了 Al-Er-Hf合金，並尋求相應合適的熱處理工藝。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於通過複合微合金化的方法，尋找Er和Hf發揮協同強化的成分範圍，對鋁或者鋁合金基體起來強化作用，從而提高鋁合金的性能。
[0005]本發明所提供的Al-Er-Hf合金，其特徵在於，鋁基體中加入了重量百分比為
0.12 ~0.25% 的 Er，0.45% ~1.2% 的 Hf。
[0006]本發明上述合金的製備方法是在熔煉溫度為790±10°C下，先將鋁錠熔化，隨後加AAlEr和AlHf中間合金，待中間合金熔化後，六氯乙烷除氣、攪拌，保溫靜置，使熔體中各元素成份分布均勻後進行鐵模澆鑄；隨後進行固溶時效熱處理，其工藝包含以下步驟:首先在635±10°C固溶處理24~48h後水淬到室溫；然後將固溶合金在150~(425-600) V之間每隔25°C等時時效3h (具體過程為每隔25°C保溫3h後取樣，例如150°C /3h取第一個樣，1500C /3h+175°C /3h 取第二個樣，150°C /3h+175°C /3h+200°C /3h 取第三個樣，依次類推直到(425-600) °C結束；或將固溶態合金在350°C進行等溫時效處理。
[0007]本發明採用了 Er和Hf複合微合金化，具有非常顯著的時效強化效果，如附圖1和圖2所示，A1-0.25Er-l .2Hf(A4號樣)的最大硬度達到了 66HV，相對Al-Hf和Al-Er合金，所述合金不但具有顯著的時效強化效果，而且同時具備良好的高溫熱穩定性能。
【專利附圖】
【附圖說明】[0008]圖1:150~(425-600) °〇之間每隔25°C等時時效3h硬度曲線；
[0009]圖2:350°C時部分合金等溫時效硬度曲線；
【具體實施方式】
[0010]實施例1:採用石墨坩堝熔煉和鐵模鑄造製備合金鑄錠，所用原料為純鋁和A16Er和A14Hf的中間合金。在熔煉溫度為790± 10°C下，先將鋁錠熔化，隨後加入中間合金，待中間合金熔化後，六氯乙烷除氣、攪拌，保溫靜置，使熔體中各元素成份分布均勻後進行鐵模澆鑄。製備了 5種不同成分的合金，通過XRF測得其實際成分，如下表1所示。其中Al和A2樣品分別為A 1-Er和Al-Hf 二元合金，用作對比。
[0011]表1實驗合金成分
[0012]
【權利要求】
1.一種Al-Er-Hf合金，其特徵在於，鋁基體中分別加入了重量百分比為0.12~0.25%的 Er, 0.45% ~1.2% 的 Hf。
2.根據權利要求1所述的Al-Er-Hf合金的固溶時效處理工藝，其特徵在於，包含以下步驟:(I)首先在635± 10°C固溶處理24~48h後水淬至室溫； (2)然後將固溶合金在150~X°C之間每隔25°C等時時效3h，其中X為425~600°C;或將固溶合金在350°C進行等溫時效處理。
【文檔編號】C22F1/04GK103725926SQ201310690383
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】聶祚仁, 吳浩, 文勝平, 高坤元, 黃暉 申請人:北京工業大學