一种提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法技术

本发明专利技术中的一种提高Al‑Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，包括以下步骤：(1)熔炼Al‑Mn合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂，分散后浇铸板坯；(2)铸态铝合金板坯进行冷轧，轧制总压下量为20‑90％；(3)铝合金轧板在320‑460℃进行稳定化热处理，空冷，热处理时间4‑24小时。本发明专利技术制备方法所得到的Al‑Mn合金含有大量均匀分布的纳米析出相；合金的高温强度大幅提高，并且热稳定性良好。300摄氏度的抗拉强度在75MPa以上，比常规工艺制备的Al‑Mn合金提高至少100％。本发明专利技术方法工艺简单、流程短，具有重要的工业应用价值。

A short process preparation method for improving high temperature strength of Al-Mn wrought aluminum alloy

In the present invention, a short process preparation method for improving the high temperature strength of Al Mn deformed aluminum alloy includes the following steps: (1) melting Al Mn alloy and adding nano TiC granule inoculant, casting slab after dispersing; (2) cold rolling of cast aluminum alloy slab, total rolling pressure of 20, and (3) aluminum alloy rolling plate at 320 460 degrees C Heat treatment was carried out, air cooling and heat treatment for 4 hours and 24 hours. The Al alloy Mn alloy obtained by the method of preparation of the invention contains a large number of uniformly distributed nano precipitates, and the high temperature strength of the alloy is greatly improved and the thermal stability is good. The tensile strength of 300 degrees Celsius is above 75MPa, which is at least 100% higher than that of Al Mn alloy prepared by conventional process. The method has simple process and short process, and has important industrial application value.

【技术实现步骤摘要】
一种提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法
本专利技术涉及Al-Mn合金板带材
，具体涉及一种提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法。
技术介绍
Al-Mn合金作为耐蚀性优异的变形铝合金，主要用于包装、热传输、电子元器件等领域。目前，热传输应用的发展趋势，特别是汽车轻量化和提高燃烧效率的需求，对Al-Mn合金的高温强度和热稳定性的要求不断提高。典型的Al-Mn(3003)合金作为不可热处理强化铝合金，依靠固溶强化，要经过均匀化热处理(如600摄氏度)再进行加工，无论其软化态(O态)还是硬化态(H态)，高温强度都较低，例如在300℃的抗拉强度均小于40MPa，不能满足不断发展的性能需求。因此，如何提高Al-Mn合金的高温强度及高温稳定性是生产应用中亟待解决的问题。近期有报道称，Al-Mn铸态合金进行长时间的均匀化热处理后形成大量纳米析出相，可以提高Al-Mn合金的高温强度。但由于铸造组织微观偏析，析出相分布并不均匀。另一方面，长时间均匀化热处理这一工序增加了工业生产周期及生产成本，并且其性能不能满足工业日益增长的性能要求。通过本专利技术的制备方法，不仅解决了该合金高温强度低的问题，而且省略了均匀化热处理工序，大幅降低了工业生产周期及生产成本，在生产及性能上均得到了意想不到的效果。通过该制备方法制备的Al-Mn合金，含有大量纳米析出相，且分布均匀；相比常规Al-Mn合金的高温强度提高至少100％，并且在较高的温度下具有优异的热稳定性。因此，本专利技术具有重要的工业应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，通过短流程制备方法提高Al-Mn合金高温强度及热稳定性，获得高温强度高、热稳定性好的Al-Mn合金板带材。300摄氏度的抗拉强度在75MPa以上，比常规工艺制备的Al-Mn合金提高至少100％，并且具有优异的热稳定性，在400摄氏度保温24小时后，300摄氏度的抗拉强度仍不小于70MPa。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，具体包括以下步骤：(1)熔炼Al-Mn合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：按典型Al-Mn(3003)合金的成分配料，采用纳米TiC颗粒作为孕育剂，Al-Mn合金熔体经过机械搅拌1-2分钟、吹氩气净化1分钟、除渣后在750-870摄氏度保温，添加预热的纳米TiC颗粒孕育剂。纳米TiC颗粒添加量为熔体质量的0.1％-1.0％。经过机械搅拌、超声分散后保温，然后浇铸成铝合金板坯；(2)铸态铝合金板坯进行冷轧，轧制总压下量为20-90％；(3)铝合金轧板在320-460℃进行稳定化热处理，空冷，热处理时间4-24小时。进一步地，采用典型Al-Mn(3003)合金的成分配比(质量百分比)：Mn含量为1.0-1.5％，Si含量不高于0.6％，Fe含量不高于0.7％，其余为铝。进一步地，依据专利ZL201110209567.6技术原位合成含有质量百分数30％纳米TiC颗粒的孕育剂，TiC颗粒的直径为60-90纳米。纳米TiC颗粒孕育剂在加入熔体前，需要预热处理，预热温度为500-600℃，加入熔体后机械搅拌1-6分钟，然后超声分散1-5分钟。该专利技术的有益效果在于：本专利技术制备方法所得到的Al-Mn合金含有大量均匀分布的纳米析出相；合金的高温强度大幅提高，并且热稳定性好。300摄氏度的抗拉强度不小于75MPa，比常规工艺制备的Al-Mn合金提高至少100％，并且具有良好的热稳定性，在400摄氏度保温24小时后，300摄氏度的抗拉强度仍不小于70MPa。本专利技术的技术方案，通过添加纳米TiC颗粒孕育剂，结合应变诱发析出相形成，大幅提高了Al-Mn板带材的高温强度，并省去均匀化热处理环节，实现短流程工艺制备，制备的板材表面质量好、边缘无明显裂纹，具有重要的工业应用价值。附图说明图1为实施例1至4以及常规方法制备的Al-Mn合金在300℃拉伸的应力应变曲线；图2为实施例4的纳米弥撒相的透射电子显微镜照片。具体实施方式下面结合实例进一步说明本专利技术的具体内容；实施例1：本实施例中的提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，具体包括以下步骤：步骤一、合金的熔炼并添加纳米TiC颗粒：按金属元素的质量百分比，Mn含量为1.2％，Si含量为0.5％，其余为铝。Al-Mn合金熔体经过机械搅拌1-2分钟、吹高纯氩气净化1分钟、除渣后在800摄氏度保温20-30分钟，添加520摄氏度预热的1.0％的纳米TiC颗粒孕育剂，机械搅拌3分钟、超声分散1分钟后，保温10分钟，然后浇铸成铝合金板坯。步骤二、铸态铝合金板坯进行冷轧，轧制总压下量为20％。步骤三、铝合金轧板在320℃进行稳定化热处理，保温24小时后空冷。实施例1在300℃拉伸的应力应变曲线见图1；获得的Al-Mn合金板材得到较好的高温力学性能，且高温稳定性能较好，在300℃抗拉强度为79MPa，相比常规工艺制备的板材提高了100％以上，在400摄氏度保温24小时后，在300摄氏度的抗拉强度为77MPa，说明其具有很好的热稳定性。实施例2：本实施例中的提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，包括以下步骤：步骤一、合金的熔炼并添加纳米TiC颗粒：按金属元素的质量百分比，Mn含量为1.2％，Si含量为0.5％，其余为铝。Al-Mn合金熔体经过机械搅拌1-2分钟、吹高纯氩气净化1分钟、除渣后在800摄氏度保温20-30分钟，添加520摄氏度预热的0.5％的纳米TiC颗粒孕育剂，机械搅拌3分钟、超声分散1分钟后，保温10分钟，然后浇铸成铝合金板坯。步骤二、铸态铝合金板坯进行冷轧，轧制总压下量为40％。步骤三、铝合金轧板在380℃进行稳定化热处理，保温20小时后空冷。实施例2在300℃拉伸的应力应变曲线见图1；获得的Al-Mn合金板材得到较好的高温力学性能，且高温稳定性能较好，在300℃抗拉强度为83MPa，相比常规工艺制备的板材提高了100％以上，在400摄氏度保温24小时后，在300摄氏度的抗拉强度为77MPa，说明其具有很好的热稳定性。实施例3：本实施例中的提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，包括以下步骤：步骤一、合金的熔炼并添加纳米TiC颗粒：按金属元素的质量百分比，Mn含量为1.2％，Si含量为0.5％，其余为铝。Al-Mn合金熔体经过机械搅拌1-2分钟、吹高纯氩气净化1分钟、除渣后在800摄氏度保温20-30分钟，添加600摄氏度预热的0.2％的纳米TiC颗粒孕育剂，机械搅拌3分钟、超声分散1分钟后，保温10分钟，然后浇铸成铝合金板坯。步骤二、铸态铝合金板坯进行冷轧，轧制总压下量为60％。步骤三、铝合金轧板在380℃进行稳定化热处理，保温12小时后空冷。实施例3在300℃拉伸的应力应变曲线见图1；获得的Al-Mn合金板材得到较好的高温力学性能，且高温稳定性能较好，在300℃抗拉强度为83MPa，相比常规工艺制备的板材提高了100％以上，在400摄氏度保温24小时后，在300摄氏度的抗拉强度为77MPa，说明其具有很好的热稳定性。实施例4：本实施例中的提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高Al‑Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)熔炼Al‑Mn合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：按典型Al‑Mn(3003)合金的成分配料，采用纳米TiC颗粒作为孕育剂，Al‑Mn合金熔体经过机械搅拌1‑2分钟、吹氩气净化1分钟、除渣后在750‑870摄氏度保温，添加预热的纳米TiC颗粒孕育剂。纳米TiC颗粒添加量为熔体质量的0.1％‑1.0％。经过机械搅拌、超声分散后保温，然后浇铸成铝合金板坯；(2)铸态铝合金板坯进行冷轧，轧制总压下量为20‑90％；(3)铝合金轧板在320‑460℃进行稳定化热处理，空冷，热处理时间4‑24小时。

【技术特征摘要】
1.一种提高Al-Mn变形铝合金高温强度的短流程制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)熔炼Al-Mn合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：按典型Al-Mn(3003)合金的成分配料，采用纳米TiC颗粒作为孕育剂，Al-Mn合金熔体经过机械搅拌1-2分钟、吹氩气净化1分钟、除渣后在750-870摄氏度保温，添加预热的纳米TiC颗粒孕育剂。纳米TiC颗粒添加量为熔体质量的0.1％-1.0％。经过机械搅拌、超声分散后保温，然后浇铸成铝合金板坯；(2)铸态铝合金板坯进行冷轧，轧制总压下量为20-90％；(3)铝合金轧板在320-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆龙，张洋洋，姜启川，邱丰，张辉迪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22