CN104046860A - 一种高强度高阻尼铝镁合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度高阻尼铝镁合金及其制备方法，以重量百分比含量由以下组分构成：Mg：16.1~18.2%，Ca：0.26~0.58%，Sr：0.11~0.28%，Ba：0.021~0.108%，Ti：1.01~1.59%，Zr：0.52~0.88%，Sc：0.28~0.76%，V：1.02~1.58%，Nb：0.24~0.81%，Cr：0.11~0.46%，Mo：0.23~0.66%，RE：1.12~1.49%，Fe：小于0.02%，Ni：小于0.01%，Cu：小于0.02%，Si：小于0.005%，余量为Al和不可避免的杂质。通过具体组分的搭配以及具体制备方法的设置，使得产品具有高阻尼和高强度等性能。
Description
技术领域
本发明属于合金领域，特别涉及一种高强度高阻尼铝镁合金及其制备方法。
背景技术
通过特定制备方法得到的铝合金（铝镁合金）具有良好的强度、在宽频段和宽温度区间内有较好阻尼性、热处理后阻尼性能降低很小或升高的铝合金有着很好的市场需求。例如。无人侦察机支撑平台框架及舰船上减振部件，这些部件需要材料具有轻量化、较好的阻尼性、抗腐蚀、强度高和易于热处理等性能，亟待开发出一种阻尼性能良好，并且抗拉强度、屈服强度以及伸长率较好的合金。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高强度高阻尼铝镁合金；
本发明的目的之二在于提出一种高强度高阻尼铝镁合金的制备方法；
一种高强度高阻尼铝镁合金，所述铝合金以重量百分比含量由以下组分构成：Mg：16.1~18.2%，Ca：0.26~0.58%，Sr：0.11~0.28%，Ba：0.021~0.108%，Ti：1.21~1.63%，Zr：0.52~0.88%，Sc：0.28~0.76%，V：1.02~1.58%，Nb：0.24~0.81%，Cr：0.11~0.46%，Mo：0.23~0.66%，RE：1.12~1.49%，Fe：小于0.02%，Ni：小于0.01%，Cu：小于0.02%，Si：小于0.005%，余量为Al和不可避免的杂质。
作为优选，所述RE为混合稀土，其中Y：11~18%，Pr：6~9%，Nd：4~8%，La：21~26%，余量为Ce和不可避免的杂质。
作为优选，所述宽频段为20~110Hz。
一种前述高强度高阻尼铝镁合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照前述铝合金组分准备原料，其中Al和Mg均以纯度99.99%的Al锭和Mg锭形式准备，其它组分均以中间合金形式准备；
（2）先将22~26%的铝锭加入到电阻炉中作为底料，电阻炉升温到350~410℃预热，保温5~15min，然后迅速将电阻炉升温到750~780℃，待铝锭全部融化后，加入镁锭和其它中间合金，再加入剩余的铝锭，待炉料全部融化之后，电磁搅拌25~41s，将炉温降到710~735℃，保温25~61min；
（3）采用快速真空吸铸的方法得到铸态的合金铸棒，所述快速真空吸铸吸铸时间为2~5s，合金铸棒长度为1~1.25m；
（4）将步骤（3）得到的合金铸棒放入感应线圈中，感应加热3~6min，感应线圈的功率为1.3~1.6千瓦，然后放入10~15℃的淬火液中进行淬火处理；
（5）将淬火之后的合金铸棒在感应线圈中感应加热到160~210℃，保温15~20min后，空冷至室温；
（6）将回火之后的合金铸棒进行退火，所述退火为在感应线圈中以0.8~1.1千瓦加热1.1~2.0min，然后从感应线圈中取出后自然冷却到室温；
（7）将步骤（6）处理之后的合金铸棒再次放入感应线圈中，感应加热2~5min，感应线圈的功率为1.4~1.7千瓦，然后放入80~85℃的热水中淬火；
（8）将淬火之后的合金铸棒在感应线圈中加热到160~210℃，保温16~28min后，空冷至室温；
（9）将步骤（8）回火之后的合金铸棒再次进行退火，所述退火为在感应线圈中以0.7~1.0千瓦加热1~2.5min，然后从感应线圈中取出后自然冷却到室温；得到高强度高阻尼铝镁合金。
本发明的效果在于：
1，通过特定组分和特定热处理方式的搭配，使得该高阻尼铝合金具有良好的阻尼系数；
2，通过热处理的具体参数的搭配，使得铝合金的强度、韧性等性能得到大幅提高；
3，通过对合金各组分的合理控制，使得阻尼合金的密度较低，成本相对较低。
具体实施方式
实施例1
一种高强度高阻尼铝镁合金，其特征在于，所述铝合金以重量百分比含量由以下组分构成：Mg：17.1%，Ca：0.38%，Sr：0.18%，Ba：0.098%，Ti：1.41%，Zr：0.68%，Sc：0.56%，V：1.38%，Nb：0.61%，Cr：0.36%，Mo：0.46%，RE：1.39%，Fe：小于0.01%，Ni：小于0.01%，Cu：小于0.01%，Si：小于0.005%，余量为Al和不可避免的杂质；所述RE为混合稀土，其中Y：16%，Pr：8%，Nd：6%，La：24%，余量为Ce和不可避免的杂质。
所得合金在20Hz下阻尼系数为0.0622,40Hz下为0.0487,60Hz下为0.0401,80Hz下为0.0322,100Hz下为0.0312，其中阻尼系数的单位为tanδ；室温下抗拉强度为269MPa，屈服强度为218MPa，伸长率为7.1%。
实施例2：
一种高强度高阻尼铝镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照铝合金组分准备原料，其中Al和Mg均以纯度99.99%的Al锭和Mg锭形式准备，其它组分均以中间合金形式准备；
（2）先将24%的铝锭加入到电阻炉中作为底料，电阻炉升温到392℃预热，保温11min，然后迅速将电阻炉升温到762℃，待铝锭全部融化后，加入镁锭和其它中间合金，再加入剩余的铝锭，待炉料全部融化之后，电磁搅拌32s，将炉温降到723℃，保温42min；
（3）采用快速真空吸铸的方法得到铸态的合金铸棒，所述快速真空吸铸吸铸时间为4s，合金铸棒长度为1.13m；
其中合金铸棒中所述铝合金以重量百分比含量由以下组分构成：Mg：17.9%，Ca：0.36%，Sr：0.19%，Ba：0.088%，Ti：1.59%，Zr：0.69%，Sc：0.49%，V：1.21%，Nb：0.61%，Cr：0.32%，Mo：0.51%，RE：1.32%，Fe：0.008%，Ni：0.003%，Cu：0.0009%，Si：0.0009%，余量为Al和不可避免的杂质；所述RE为混合稀土，其中Y：14%，Pr：7.2%，Nd：5%，La：25%，余量为Ce和不可避免的杂质；
（4）将步骤（3）得到的合金铸棒放入感应线圈中，感应加热4min，感应线圈的功率为1.4千瓦，然后放入13℃的淬火液中进行淬火处理；
（5）将淬火之后的合金铸棒在感应线圈中感应加热到186℃，保温17min后，空冷至室温；
（6）将回火之后的合金铸棒进行退火，所述退火为在感应线圈中以0.92千瓦加热1.6min，然后从感应线圈中取出后自然冷却到室温；
（7）将步骤（6）处理之后的合金铸棒再次放入感应线圈中，感应加热4min，感应线圈的功率为1.67千瓦，然后放入83℃的热水中淬火；
（8）将淬火之后的合金铸棒在感应线圈中加热到178℃，保温21min后，空冷至室温；
（9）将步骤（8）回火之后的合金铸棒再次进行退火，所述退火为在感应线圈中以0.92千瓦加热2.1min，然后从感应线圈中取出后自然冷却到室温；得到高强度高阻尼铝镁合金。
所得合金在20Hz下阻尼系数为0.0582,40Hz下为0.0462,60Hz下为0.0400,80Hz下为0.0342,100Hz下为0.0308，其中阻尼系数的单位为tanδ；室温下抗拉强度为278MPa，屈服强度为216MPa，伸长率为7.2%。
Claims (4)
1.一种高强度高阻尼铝镁合金，其特征在于，所述铝合金以重量百分比含量由以下组分构成：Mg：16.1~18.2%，Ca：0.26~0.58%，Sr：0.11~0.28%，Ba：0.021~0.108%，Ti：1.21~1.63%，Zr：0.52~0.88%，Sc：0.28~0.76%，V：1.02~1.58%，Nb：0.24~0.81%，Cr：0.11~0.46%，Mo：0.23~0.66%，RE：1.12~1.49%，Fe：小于0.02%，Ni：小于0.01%，Cu：小于0.02%，Si：小于0.005%，余量为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强度高阻尼铝镁合金，其特征在于，所述RE为混合稀土，其中Y：11~18%，Pr：6~9%，Nd：4~8%，La：21~26%，余量为Ce和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高强度高阻尼铝镁合金，其特征在于，该高强度高阻尼铝镁合金的适应频段为20~100Hz。
4.一种权利要求1所述高强度高阻尼铝镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述铝合金组分准备原料，其中Al和Mg均以纯度99.99%的Al锭和Mg锭形式准备，其它组分均以中间合金形式准备；
（2）先将22~26%的铝锭加入到电阻炉中作为底料，电阻炉升温到350~410℃预热，保温5~15min，然后迅速将电阻炉升温到750~780℃，待铝锭全部融化后，加入镁锭和其它中间合金，再加入剩余的铝锭，待炉料全部融化之后，电磁搅拌25~41s，将炉温降到710~735℃，保温25~61min；
（3）采用快速真空吸铸的方法得到铸态的合金铸棒，所述快速真空吸铸吸铸时间为2~5s，合金铸棒长度为1~1.25m；
（4）将步骤（3）得到的合金铸棒放入感应线圈中，感应加热3~6min，感应线圈的功率为1.3~1.6千瓦，然后放入10~15℃的淬火液中进行淬火处理；
（5）将淬火之后的合金铸棒在感应线圈中感应加热到160~210℃，保温15~20min后，空冷至室温；
（6）将回火之后的合金铸棒进行退火，所述退火为在感应线圈中以0.8~1.1千瓦加热1.1~2.0min，然后从感应线圈中取出后自然冷却到室温；
（7）将步骤（6）处理之后的合金铸棒再次放入感应线圈中，感应加热2~5min，感应线圈的功率为1.4~1.7千瓦，然后放入80~85℃的热水中淬火；
（8）将淬火之后的合金铸棒在感应线圈中加热到160~210℃，保温16~28min后，空冷至室温；
（9）将步骤（8）回火之后的合金铸棒再次进行退火，所述退火为在感应线圈中以0.7~1.0千瓦加热1~2.5min，然后从感应线圈中取出后自然冷却到室温；得到高强度高阻尼铝镁合金。
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