專利名稱：一種納米析出相增強Al-Er合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬合金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
航空、航天等高新技術(shù)的發(fā)展對鋁合金的性能提出了越來越高的要求，鋁合金正朝著高比強、高比模、高損傷容限和耐熱、耐蝕方向發(fā)展，而微合金化一直是挖掘合金潛力、 改善合金性能并進(jìn)一步開發(fā)新型鋁合金的重要手段，成為當(dāng)今國內(nèi)外材料界關(guān)注的熱點。 近年來盡管在此方面已進(jìn)行了大量的探索，并取得了重要進(jìn)展，但微量元素在鋁合金中的存在形式及作用機制仍存在較大爭議和分歧。繼續(xù)開展此方面的研究，不斷積累有關(guān)資料和數(shù)據(jù)，并從理論上加以總結(jié)和深化，對于改善現(xiàn)有合金的性能和設(shè)計新材料都有很大意義。目前，國內(nèi)外學(xué)者對含鋁鉺合金的組織與性能進(jìn)行了分析研究，認(rèn)為稀土元素Er 是鋁合金中繼&之后的又一種有效的微合金化元素，添加微量的Er可以細(xì)化合金鑄態(tài)晶粒；可以在保持合金的延伸率基本不變的前提下，大幅度提高純鋁的室溫強度；可以阻礙或推遲合金再結(jié)晶過程的進(jìn)行，提高合金的再結(jié)晶溫度約50°C，有利于高溫性能的改善。Al3Er相屬于R^m空間群(AuCu3結(jié)構(gòu))，Ll2型晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格常數(shù) (0. 4215nm)與Al基體的(0. 4049nm)非常接近，因而由過飽和固溶體分解而成的細(xì)小Al3Er 相與基體有較好的界面共格性，是有效的強化相，對于提高合金的力學(xué)性能非常有益；如在晶界上分布的Al3Er粒子尺寸較大，則會喪失與鋁基體的共格性，起不到沉淀強化的作用， 而彌散析出的納米Al3Er粒子能與鋁基體保持良好的共格性，起到良好的沉淀強化的作用。 此外Al3Er粒子的熔點很高，可以阻止高溫時晶界的遷移、晶粒的長大以及晶界滑移，從而有利于提高合金的高溫力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米析出相增強Al-Er合金的制備方法。一種納米析出相增強Al-Er合金的制備方法，其特性在于首先在工業(yè)純鋁熔體中加入稀土元素Er，其中稀土元素Er占最終產(chǎn)物的重量百分比為0. 02-00. 5%，然后將上述熔體快速冷卻和凝固，之后在630-640°C溫度范圍內(nèi)，經(jīng)高能超聲振動或電磁攪拌處理 12-48h后，澆注取樣，再在150-400°C進(jìn)行等溫時效處理l_8h。本發(fā)明使得稀土元素Er在Al合金中的固溶度增加，同時充分與Al發(fā)生共晶反應(yīng)，形成與Al基體有較好的界面共格性的Al3Er增強相，經(jīng)等溫時效處理后在Al基體中和晶界處析出納米Al3Er相，顯著提高了 Al-Er合金的力學(xué)性能，從而為新型稀土鋁合金的開發(fā)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明的技術(shù)效果是經(jīng)過此工藝處理Al-Er合金中在基體Al中和晶界處可析納米尺寸的Al3Er增強相，所獲得Al-Er合金抗拉強度的較純鋁的抗拉強度可提高近25%。


附圖為純Al和Al-Er合金室溫抗拉強度曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明將通過以下實施例作進(jìn)一步說明。實施例1。在工業(yè)純鋁熔體中加入稀土元素Er，其中稀土元素Er占最終產(chǎn)物的重量百分比為0. 03%,然后將上述熔體快速冷卻和凝固，之后在630°C經(jīng)高能超聲振動處理24h后，澆注取樣，再在200°C進(jìn)行等溫時效處理，處理時間為他。實施例2。在工業(yè)純鋁熔體中加入稀土元素Er，其中稀土元素Er占最終產(chǎn)物的重量百分比為0. 03%，然后將上述熔體快速冷卻和凝固，之后在640°C經(jīng)電磁攪拌處理4 后，澆注取樣，再在250°C進(jìn)行等溫時效處理，處理時間為4h。實施例3。在工業(yè)純鋁熔體中加入稀土元素Er，其中稀土元素Er占最終產(chǎn)物的重量百分比為0. 45%，然后將上述熔體快速冷卻和凝固，之后在640°C經(jīng)高能超聲振動處理1 后，澆注取樣，再在300°C進(jìn)行等溫時效處理，處理時間為他。而經(jīng)過實施實例工藝處理的稀土元素Er在純鋁中充分的固溶且與Al在共晶反應(yīng)溫度范圍充分反應(yīng)，經(jīng)等溫時效處理后析出納米級Al3Er相。由于Al3Er相能與基體有較好的界面共格性，對于提高合金的力學(xué)性能非常有益，可顯著提高合金的力學(xué)性能。從圖1中可以看出，純鋁抗拉強度僅為75MPa，而3個實施例得到的Al-Er合金抗拉強度均得到大幅提高，其中實施例2得到的Al-Er合金抗拉強度達(dá)到94MPa，較純鋁的抗拉強度提高了 25%。
權(quán)利要求
1. 一種納米析出相增強Al-Er合金的制備方法，其特征是首先在工業(yè)純鋁熔體中加入稀土元素Er，其中稀土元素Er占最終產(chǎn)物的重量百分比為0. 02-00. 5%，然后將上述熔體快速冷卻和凝固，之后在630-640°C溫度范圍內(nèi)，經(jīng)高能超聲振動或電磁攪拌處理12-4 后， 澆注取樣，再在150-40(TC進(jìn)行等溫時效處理l_8h。
全文摘要
一種納米析出相增強Al-Er合金的制備方法，其特征是首先在工業(yè)純鋁熔體中加入稀土元素Er，其中稀土元素Er占最終產(chǎn)物的重量百分比為0.02-00.5%，然后將上述熔體快速冷卻和凝固，之后在630-640℃溫度范圍內(nèi)，經(jīng)高能超聲振動或電磁攪拌處理12-48h后，澆注取樣，再在150-400℃進(jìn)行等溫時效處理1-8h。本發(fā)明處理的Al-Er合金中在基體Al中和晶界處可析納米尺寸的Al3Er增強相，所獲得Al-Er合金抗拉強度的較純鋁的抗拉強度可提高近25%。
文檔編號C22F1/04GK102312178SQ201110320210
公開日2012年1月11日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者胡小武, 胡志, 閆洪 申請人:南昌大學(xué)