申请/专利权人：清华大学

申请日：2018-08-17

公开（公告）日：2020-05-19

公开（公告）号：CN109207748B

主分类号：C22C1/02(20060101)

分类号：C22C1/02(20060101);C22C1/06(20060101);C22C21/06(20060101);B22D13/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.05.19#授权;2019.02.12#实质审查的生效;2019.01.15#公开

摘要：本发明公开了一种锻造用铝合金铸坯制备方法，属于铝合金的制备及加工领域，其技术方案要点是：包括以下步骤：S1：配料，熔化铝锭，并加入除镁之外的其它所需合金元素；S2：加入镁锭，熔炼，直至镁锭全部熔化；S3：采用旋转结晶的方法制备铸坯，旋转结晶过程制备铸坯的过程中，转速为300~3000rpm。本发明还公开了一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，a、固溶处理，将Al‑Mg系合金铸坯放入特定温度的热处理炉中进行固溶处理，然后淬火；b、对步骤a中得到的合金铸坯进行机加工，而后分切成块状；c、对步骤b中得到的块状合金进行锻造得到锻造铝合金产品。本发明的优点是可以制备出组织更加致密、变形性能更好的合金铸坯，进而锻造出强度更高和韧性更强的Al‑Mg系合金。

主权项：1.一种锻造用铝合金铸坯制备方法，其特征是：包括以下步骤：S1：配料，熔化铝锭，并加入除镁之外的其它所需合金元素；S2：加入镁锭，熔炼，直至镁锭全部熔化；S3：采用旋转结晶的方法制备Al-Mg系合金铸坯，旋转结晶过程制备铸坯的过程中，转速为300～3000rpm。

全文数据：一种锻造用铝合金铸坯制备方法及铸坯的锻造工艺技术领域本发明涉及铝合金的制备及加工领域，具体涉及一种锻造用铝合金铸坯制备方法及铸坯的锻造工艺。背景技术Al-Mg系合金是一种在铝合金中加入金属镁的合金，是一种不可热处理强化的铝合金，具有比强度高、焊接性好和耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输、石油化工、轨道交通以及消费电子等领域，但是高Mg含量的铝-镁系合金的延展性差、很难变形、难以达到预期的使用形状及性能。发明内容针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种锻造用铝合金铸坯制备方法，其优点是可以制备出组织更加致密，晶粒细小、显微缩松等缺陷少的合金铸坯。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：包括以下步骤：S1：配料，熔化铝锭，并加入除镁之外的其它所需合金元素；S2：加入镁锭，熔炼，直至镁锭全部熔化；S3：采用旋转结晶的方法制备铸坯，旋转结晶过程制备铸坯的过程中，转速为300～3000rpm。通过上述技术方案，在旋转结晶的过程中向熔体施加离心力，增加镁元素在基体中的固溶度，减少镁元素在凝固过程中的析出，同时还能提高熔体的充型能力，减少铸造组织中的缩松，提高组织致密度。而且在旋转结晶的过程中产生振动，增加熔体中的形核进而达到细化晶粒的效果。本发明进一步设置为：所述S3中旋转结晶过程中转速为500～1500rpm。本发明进一步设置为：所述S3中浇注温度为700～760℃。本发明的目的之二是提供一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其优点是合金在变形过程中开裂的可能性降低，可以锻造出强度更高的Al-Mg系合金。本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的，一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其特征是：包括以下步骤：a、固溶处理，将上述步骤S3中制得的Al-Mg系合金铸坯在特定温度下保温特定时间，然后进行水淬处理；b、对步骤a中得到的合金铸坯进行机加工，而后分切成块状；c、对步骤b中得到的块状合金进行锻造得到锻造铝合金产品。本发明进一步设置为：步骤a中合金铸坯固溶处理的温度是350～450℃。本发明进一步设置为：步骤a中合金铸坯固溶处理的时间为12～36h。本发明进一步设置为：步骤c中的锻造方式为自由锻或模锻。本发明进一步设置为：步骤c中锻造时的变形温度为300～400℃。本发明进一步设置为：步骤c中锻造时的应变速率为1～10s-1。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、通过旋转结晶的方法可以铸造出组织致密、缺陷少的Al-Mg系合金铸坯；2、一定条件下的固溶处理使得合金中元素的分布更加均匀；3、通过对合金铸坯的锻造处理可以得到强度高、韧性好、表面质量优的锻造Al-Mg系合金及其产品。具体实施方式实施例1：一种锻造用铝合金铸坯制备方法，包括以下步骤：S1：配料，在熔炼炉中熔化铝锭，并加入Mn、Cr、Zr、Sc、Ti等合金元素；S2：加入KCl-MgCl2精炼剂进行处理并静置10～30min，加入镁锭，加入Al-5％Ti-1％B晶粒细化剂；S3：在浇注温度为720℃下，采用旋转结晶法制备Al-Mg系合金铸坯，铸造过程中转速为550rpm。步骤S3中的旋转结晶法可以是通过旋转铸造机将熔体进行旋转结晶制备Al-Mg系合金铸坯，也可以是其它方法，本技术方案以旋转铸造机为例进行阐述，步骤S3中的浇注温度和铸造转速也是针对旋转铸造机的参数。本实施例中的精炼剂与晶粒细化剂不限于上述种类，也可以用其它类型产品，起到去除夹杂和细化晶粒的效果即可。实施例2：一种锻造用铝合金铸坯制备方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，步骤S3中旋转结晶时的转速为300rpm，浇注温度为700℃；实施例3：一种锻造用铝合金铸坯制备方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，步骤S3中旋转结晶时的转速为1350rpm，浇注温度为730℃。实施例4：一种锻造用铝合金铸坯制备方法，本实施例按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，步骤S3中旋转结晶时的转速为3000rpm，浇注温度为760℃。实施例5一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，包括以下步骤：a、固溶处理，将热处理炉温度设定为400℃，将实施例1中步骤S3中制得的Al-Mg系合金铸坯放入热处理炉，保温24h，然后水淬；b、对步骤a中得到的合金铸坯进行机加工，将空心铸锭的外侧面车削5mm、内侧面镗削5mm、两端面铣平，而后分切成块状；c、对步骤b中得到的块状合金进行锻造得到锻造铝合金产品，锻造的方法可以选择自由锻或模锻的方式，本实施例中以单向自由锻为例进行阐述，锻造时的锻造温度为400℃，应变速率为3s-1，变形量为30％。实施例6一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，按照实施例5中的方法制备，不同之处在于，步骤c中锻造温度为400℃，应变速率为1s-1，变形量为30％。实施例7一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，按照实施例5中的方法制备，不同之处在于，步骤c中锻造温度为400℃，应变速率为10s-1，变形量为30％。实施例8一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，按照实施例5中的方法制备，不同之处在于，步骤a中合金铸坯固溶处理的温度是350℃，固溶保温时间为12h；步骤c中锻造温度为400℃，应变速率为3s-1，变形量为30％。实施例9一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，按照实施例5中的方法制备，不同之处在于，步骤a中合金铸坯固溶处理的温度是450℃，固溶保温时间为36h；步骤c中锻造温度为400℃，应变速率为3s-1，变形量为30％。实施例10一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，按照实施例5中的方法制备，不同之处在于，步骤a中放入温度为400℃的热处理炉中的Al-Mg系合金铸坯为实施例2中S3中制得的产品。实施例11一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，按照实施例5中的方法制备，不同之处在于，步骤a中放入温度为400℃的热处理炉中的Al-Mg系合金铸坯为实施例3中S3中制得的产品。实施例12一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，按照实施例5中的方法制备，不同之处在于，步骤a中放入温度为400℃的热处理炉中的Al-Mg系合金铸坯为实施例4中S3中制得的产品。试验结果对铝合金铸坯锻造后的产品通过万能试验机进行抗拉强度、屈服强度和伸长率的检测，结果如下表所示：上表为铝合金铸坯锻造后的产品的检测结果。上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

权利要求：1.一种锻造用铝合金铸坯制备方法，其特征是：包括以下步骤：S1：配料，熔化铝锭，并加入除镁之外的其它所需合金元素；S2：加入镁锭，熔炼，直至镁锭全部熔化；S3：采用旋转结晶的方法制备铸坯，旋转结晶过程制备铸坯的过程中，转速为300~3000rpm。2.根据权利要求1所述的一种锻造用铝合金铸坯制备方法，其特征是：所述S3中旋转结晶过程中转速为500~1500rpm。3.根据权利要求1所述的一种锻造用铝合金铸坯制备方法，其特征是：所述S3中浇注温度为700~760℃。4.一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其特征是：包括以下步骤：a、将权利要求1~3任一所述步骤S3中制得的Al-Mg系合金铸坯进行固溶处理，然后进行水淬处理；b、对步骤a中得到的合金铸坯进行机加工，而后分切成块状；c、对步骤b中得到的块状合金进行锻造，得到锻造铝合金产品。5.根据权利要求4所述的一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其特征是：步骤a中合金铸坯固溶处理的温度是350~450℃。6.根据权利要求4所述的一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其特征是：步骤a中合金铸坯固溶处理的时间为12~36h。7.根据权利要求4所述的一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其特征是：步骤c中的锻造方式为自由锻或模锻。8.根据权利要求4所述的一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其特征是：步骤c中锻造时的变形温度为300~400℃。9.根据权利要求4所述的一种锻造用铝合金铸坯的锻造工艺，其特征是：步骤c中锻造时的应变速率为1~10s-1。

百度查询： 清华大学 一种锻造用铝合金铸坯制备方法及铸坯的锻造工艺

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