专利名称：一种铝铁基合金及其板材轧制方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种铝铁基合金及其板材轧制方法。
背景技术：
Al-Fe合金是近些年重新被认识且极具发展前景的新型轻质耐热材料。但铁极易与铝及 其它元素化合，尤其是过共晶Al-Fe基合金，釆用普通铸造工艺铸造会形成粗大的脆性针状 或针片状富铁相，严重割裂基体，恶化合金的力学性能，其室温下最大抗拉强度和伸长率分 别为150MPa和1.5%，而采用半固态成形方法，最大抗拉强度和伸长率分别为260MPa和2%。 因此，可以通过板材轧制技术细化富铁相，提高合金的性能。但是，釆用普通铸造工艺制得 的坯锭塑性极差，轧制开裂倾向严重，几乎不具轧制价值。快速凝固是细化富铁相的有效途 径，也使铁含量较高的耐热铝合金得到了实际应用。然而，快速凝固工艺存在着制备工艺复 杂、设备昂贵、生产成本高及制品尺寸有限等弊端，只适合用于航空航天和军工等特殊领域。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种铝铁基合金及其板材轧制方法。
本发明的铝铁基合金成分按重量百分比为含A189.3~91.7%， Fe4~6%， Sil.2~1.7%， Mgl~1.5%， Cu0.6~0.8%, Mn0.5~0.8%。
本发明的铝铁基合金板材的轧制方法包括以下步骤
(1) 熔炼合金将配制好的合金放入坩埚随炉升温至880 90(TC，待合金全部熔化后加 入覆盖剂，覆盖剂用量按每kg合金液放入15土lg覆盖剂，并在780 80(TC下保温2 3h，然 后放入六氯乙垸精炼剂除气，精炼剂用量为每kg合金液中放入4土0.2克精炼剂，然后保温 30 40min，扒渣准备浇注。
本发明中采用的精炼剂为六氯乙烷，采用的覆盖为氯化钠和氯化钾的混合物，混合比例 按重量比为氯化钠氯化钾=45 : 55。
(2) 制备合金坯锭将熔炼好的合金液在800 815'C下浇注，并向合金液施加磁场进行 电磁搅拌，磁场的电磁感应强度为8X1(T3 12 X10_3T，搅拌30~40s后冷却制得合金坯锭， 将合金坯锭加热至340 35(TC进行固态挤压制坯，挤压比不小于15 : 1;获得的合金坯锭成分 按重量百分比为含A189.3~91.7%， Fe4~6%， Sil.2~1.7%， Mgl~1.5%， Cu0.6~0.8%， Mn0.5~0.8%。
(3) 轧制将挤压后的合金坯锭在520土1(TC条件下退火处理，时间为24h，然后进行 高温轧制，轧制温度440 480。C，道次压下量1~2. 5mm，总变形量90%，每道次间保温15min。(4)热处理将轧制后的板材在480土10。C条件下保温lh，然后水淬，然后在200土10 'C条件下保温2h。
本发明成功地解决了合金的强度和塑性之间的矛盾，与铝铁二元合金相比，该合金铸态 组织中的富铁相形态得到一定程度的改善，尖端效应明显减弱，经电磁搅拌制得的坯锭轧制 性能良好，且轧制成形后的合金板材力学性能优异。
电磁搅拌技术在铝铁基合金板材轧制制坯中的应用。针对该铝铁基合金中富铁相硬而脆 不易变形的特点利用电磁搅拌技术制备了轧制坯锭，利用该坯锭进行轧制，合金的开裂倾向 小，且得到的富铁相尺寸细小，分布均匀。电磁搅拌制坯技术在铝铁基合金板材轧制中的应 用是本发明的独创，利用该技术成功解决了普通铸造技术制得的坯锭无法轧制的问题。
本发明与现有技术相比较，其明显优点是富铁相细化效果显著，工艺成本低。制备的 铝铁基合金板材室温轧制态的抗拉强度和伸长率分别为340 360MPa和7. 6~8. 2%; 300°C下 的抗拉强度和伸长率分别为250 270MPa和9.6~10. 3%。
图1为本发明的变形铝铁基合金板材制备流程图。 图2为本发明实施例1中制备的铝铁基合金板材外观图。 图3为本发明实施例1中制备的铝铁基合金铸态组织图。 图4为本发明实施例1中制备的铝铁基合金电磁搅拌态组织图。 图5为本发明实施例1中制备的铝铁基合金轧制态组织图。
具体实施例方式
本发明实施例中采用的电磁搅拌设备为自制电磁搅拌设备，该设备包括TSGC-9KVA型接 触调压器和自制电磁搅拌线圈，电磁搅拌工艺参数如下电磁搅拌制坯浇注温度780 80(TC; 电磁搅拌电压100~150V,产生的磁感应强度为8X10—3~12 X10—3T，搅拌时间30~40s，目的 是在上述工艺参数下细化富铁相及获得等轴晶基体组织。
本发明实施例中采用的六氯乙垸为工业用六氯乙垸；氯化钠和氯化钾为工业用产品。
实施例1
将配制好的合金放入坩埚随炉升温至900'C，待合金全部熔化后加入覆盖剂(氯化钠和 氯化钾的混合物)，覆盖剂用量按每kg合金液放入15土lg覆盖剂，并在80(TC下保温3h，然 后放入精炼剂除气，六氯乙垸用量为每kg合金液中放入4土0.2克精炼剂，然后保温40min， 扒渣准备浇注。其中覆盖剂混合比例按重量比为氯化钠氯化钾=45 : 55。
将熔炼好的合金液在800 815'C下浇注，并向合金液施加磁场进行电磁搅拌，磁场的电磁感应强度为12X10"T，搅拌40s后冷却制得合金坯锭，将合金坯锭加热至340 35(TC进行 固态挤压制坯，挤压比为15:1;获得的合金坯锭成分按重量百分比为含A191.7%， Fe5%， Sil.2%， Mgl%， Cu0.6%， Mn0.5%。
将挤压后的合金坯锭在520士1(TC条件下退火处理，时间为24h，然后进行高温轧制， 轧制温度440 48(TC，道次压下量2mra，总变形量90%，每道次间保温15 min。
将轧制后的板材在480土l(TC条件下保温lh，然后水淬，然后在200土10。C条件下保温2h。
该合金坯锭板材室温时的抗拉强度和伸长率分别为356MPa和8. 2%; 30(TC下的抗拉强 度和伸长率分别为267MPa和10. 3%。 实施例2
将配制好的合金放入坩埚随炉升温至900'C，待合金全部熔化后加入覆盖剂(氯化钠和 氯化钾的混合物)，覆盖剂用量按每kg合金液放入15土lg覆盖剂，并在790'C下保温2h，然 后放入精炼剂除气，六氯乙烷用量为每kg合金液中放入4土0.2克精炼剂，然后保温40min， 扒渣准备浇注。其中覆盖剂混合比例按重量比为氯化钠氯化钾=45 : 55。
将熔炼好的合金液在800 815i:下浇注，并向合金液施加磁场进行电磁搅拌，磁场的电 磁感应强度为11X10—3T，搅拌40s后冷却制得合金坯锭，将合金坯锭加热至340 35(TC进行 固态挤压制坯，挤压比为15:1;获得的合金坯锭成分按重量百分比为含A189.3%， Fe6%， Sil.7%， Mgl.5%， Cu0.7%， Mn0.8%。
将挤压后的合金坯锭在520土1(TC条件下退火处理，时间为24h，然后进行高温轧制， 轧制温度440 480。C，道次压下量2.5mra，总变形量90%，每道次间保温15 min。
将轧制后的板材在480士l(TC条件下保温lh，然后水淬，然后在200士10。C条件下保温2h。
该合金坯锭板材室温时的抗拉强度和伸长率分别为351MPa和8. 0%; 30(TC下的抗拉强 度和伸长率分别为263MPa和10. 1%。
实施例3
将配制好的合金放入坩埚随炉升温至89(TC，待合金全部熔化后加入覆盖剂(氯化钠和 氯化钾的混合物)，覆盖剂用量按每kg合金液放入15士lg覆盖剂，并在78(TC下保温3h，然 后放入精炼剂除气，六氯乙垸用量为每kg合金液中放入4土0.2克精炼剂，然后保温35min， 扒渣准备浇注。其中覆盖剂混合比例按重量比为氯化钠氯化钾=45 : 55。
将熔炼好的合金液在800 815'C下浇注，并向合金液施加磁场进行电磁搅拌，磁场的电磁感应强度为10X l(T T，搅拌35s后冷却制得合金坯锭，将合金坯锭加热至340 350'C进行 固态挤压制坯，挤压比为15:1;获得的合金坯锭成分按重量百分比为含A191.4%， Fe5%， Sil.7%， Mgl.4%， Cu0.8%， Mn0.7%。
将挤压后的合金坯锭在520土1(TC条件下退火处理，时间为24h，然后进行高温轧制， 轧制^度440~480°C ，道次压下量1.5隨，总变形量90%，每道次间保温15 min。
将轧制后的板材在480土10。C条件下保温lh，然后水淬，然后在200土1(TC条件下保温2h。
该合金坯锭板材室温时的抗拉强度和伸长率分别为348MPa和7.9%; 30(TC下的抗拉强 度和伸长率分别为259MPa和9. 9%。
实施例4
将配制好的合金放入坩埚随炉升温至8S(TC，待合金全部熔化后加入覆盖剂(氯化钠和 氯化钾的混合物)，覆盖剂用量按每kg合金液放入15士lg覆盖剂，并在800。C下保温2h，然 后放入精炼剂除气，六氯乙垸用量为每kg合金液中放入4土0.2克精炼剂，然后保温30min, 扒渣准备浇注。其中覆盖剂混合比例按重量比为氯化钠氯化钾=45 : 55。
将熔炼好的合金液在800 815'C下浇注，并向合金液施加磁场进行电磁搅拌，磁场的电 磁感应强度为8X10_3T，搅拌30s后冷却制得合金坯锭，将合金坯锭加热至340 350'C进行 固态挤压制坯，挤压比为15:1;获得的合金坯锭成分按重量百分比为含A190.2%， Fe5%， Sil.7%， Mgl.5%， Cu0.8%， Mn0.8%。
将挤压后的合金坯锭在520土10'C条件下退火处理，时间为24h，然后进行高温轧制， 轧制温度440-480°C，道次压下量lmm,总变形量90%，每道次间保温15 min。
将轧制后的板材在480土l(TC条件下保温lh,然后水淬，然后在200土1(TC条件下保温 2h。 '
该合金坯锭板材室温时的抗拉强度和伸长率分别为344MPa和7.6%; 30(TC下的抗拉强 度和伸长率分别为252MPa和9. 6%。
权利要求
1、一种铝铁基合金，其特征在于该合金的成分按重量百分比为含A189.3～91.7％，Fe4～6％，Si1.2～1.7％，Mg1～1.5％，Cu0.6～0.8％，Mn0.5～0.8％。
2、 根据权利要求1所述的一种铝铁基合金，其特征在于该合金室温轧制态的抗拉强度 和伸长率分别为340 360MPa和7. 6~8. 2%; 300°C下的抗拉强度和伸长率分别为250~270MPa 和9.6~10. 3%。
3、 权利要求1所述的一种铝铁基合金板材的轧制方法，其特征在于包括以下步骤(1) 将配制好的合金放入坩埚随炉升温至880~900°C，待合金全部熔化后加入覆盖剂，覆盖剂用 量按每kg合金液放入15±lg覆盖剂，并在780 800。C下保温2~3h，然后放入六氯乙烷精炼 剂除气，精炼剂用量为每kg合金液中放入4士0.2克精炼剂，然后保温30 40min，扒渣准备 浇注；(2)将熔炼好的合金液在800 815'C下浇注，并向合金液施加磁场进行电磁搅拌，磁 场的电磁感应强度为8X10—3 12 X10_3T，搅拌30~40s后冷却制得合金坯锭，将合金坯锭加 热至340 350'C进行固态挤压制坯，挤压比不小于15:1;获得合金坯锭；(3)将挤压后的合 金坯锭退火处理，然后进行高温轧制；(4)将轧制后的板材进行热处理，获得铝铁基合金板 材。
4、 根据权利要求3所述的一种铝铁基合金板材的轧制方法，其特征在于所述的精炼剂 为六辉乙烷，所述的覆盖为氯化钠和氯化钾的混合物，混合比例按重量比为氯化钠氯化钾 =45 : 55。
5、 根据权利要求3所述的一种铝铁基合金板材的轧制方法，其特征在于所述的退火处 理和高温轧制，将挤压后的合金坯锭在520土10'C条件下退火处理，时间为24h，然后进行高 温轧制，轧制温度440 48(TC,道次压下量1~2. 5mra，总变形量90%，每道次间保温15 min。
6、 根据权利要求3所述的一种铝铁基合金板材的轧制方法，其特征在于所述的热处理， 将轧制后的板材在480士l(TC条件下保温lh，水淬，然后在200士10。C条件下保温2h。
全文摘要
一种铝铁基合金及其板材轧制方法，属于材料技术领域，铝铁基合金的成分按重量百分比为含Al 89.3～91.7％，Fe4～6％，Si1.2～1.7％，Mg1～1.5％，Cu0.6～0.8％，Mn0.5～0.8％。板材轧制方法为将配制好的合金放入坩埚随炉升温，熔化后加入覆盖剂，在780～800℃下保温，然后放入精炼剂保温，扒渣准备浇注；将熔炼好的合金液浇注，进行电磁搅拌，冷却制得合金坯锭，经过挤压制坯，退火处理，高温轧制和热处理，获得铝铁基合金板材。本发明的制备方法工艺成本低，铝铁基合金板材室温轧制态的抗拉强度和伸长率分别为340～360MPa和7.6～8.2％；300℃下的抗拉强度和伸长率分别为250～270MPa和9.6～10.3％。
文档编号C22F1/04GK101418400SQ20081022915
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者付大军, 博 冯, 波 刘, 王书生, 袁晓光, 黄洪军 申请人:沈阳工业大学