一种改性ZL303铝合金及其制造方法

本发明涉及金属材料表面改性，具体为一种改性zl303铝合金及其制造方法。

背景技术：

1、铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金有较高的抗拉强度，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。

2、zl303铝合金耐蚀性高，与zl301铝合金相近，铸造性能、吸气形成缩孔倾向、热裂倾向等均比zl301铝合金好，收缩率大，气密性一般；zl303铝合金铸件不能热处理强化，高温性能较zl301铝合金好，切割性比zl301铝合金好，且焊接性较zl301铝合金明显改善，生产工艺简单。但是zl303铝合金的硬度和韧性不佳，使其仅能适于制备承受中等载荷的船舶、航空、内燃机等零件。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种改性zl303铝合金及其制造方法，通过对zl303铝合金进行改性，使其在保持本身良好耐蚀性、铸造性能等性能的情况下，进一步提高其硬度和韧性。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种改性zl303铝合金的制造方法，包括如下步骤：

4、s1、将zl303铝合金铸锭置于密闭的陶瓷坩埚中，加热到700～730℃保温15～30min，使zl303铝合金铸锭完全熔化，形成铝合金熔融液；

5、s2、在铝合金熔融液中加入zr基非晶纳米晶合金调控剂，在600～650℃静置保温3～5min后进行搅拌分散，在搅拌分散过程中降温到580～590℃，之后保温15～25min，得到包含zr基非晶纳米晶的zl303铝合金熔体；

6、s3、将包含zr基非晶纳米晶的zl303铝合金熔体浇入钢制模具中，自然冷却后得到改性zl303铝合金。

7、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的制造方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，形成铝合金熔融液后，将六氯乙烷用铝箔纸包裹，用钟罩法浸入密闭的陶瓷坩埚中的铝合金熔融液中，在700～730℃精炼8～15min，然后扒渣，扒渣完毕后，降温到600～650℃。

8、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的制造方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，六氯乙烷的加入量为zl303铝合金铸锭质量的0.2～0.4％。

9、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的制造方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，zr基非晶纳米晶的加入量为zl303铝合金铸锭质量的0.1～0.2％。

10、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的制造方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，搅拌速率为150～200rpm，搅拌时间为3～8min。

11、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的制造方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，zr基非晶纳米晶合金调控剂的制备方法为：将粒度为10～30μm的zrticuni非晶合金粉末与粒度为45～50μm的al粉末按质量比为(2～4):(6～8)在球磨机中充分混合后，压制成圆柱形铸坯，该铸坯即为zr基非晶纳米晶合金调控剂。zr基非晶纳米晶合金调控剂在真空环境下保存。

12、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的制造方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，在扒渣后的密闭的陶瓷坩埚中的铝合金熔融液中使用钟罩法投入铝箔纸包裹的zr基非晶纳米晶合金调控剂。

13、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的制造方法的优选方案，其中：所述步骤s3中，钢制模具的温度为100～150℃。

14、为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：

15、一种改性zl303铝合金，采用上述的改性zl303铝合金的制造方法制造得到，改性zl303铝合金的维氏硬度≥75hv，抗拉强度≥220mpa，断裂韧性≥70kg·mm-3/2。

16、作为本发明所述的一种改性zl303铝合金的优选方案，其中：改性zl303铝合金的晶粒度平均尺寸为8.0～8.5μm。

17、本发明的有益效果如下：

18、本发明提出一种改性zl303铝合金及其制造方法，采用zr基非晶纳米晶合金调控剂对zl303铝合金进行改性，通过对zl303铝合金进行改性，使其在保持其本身良好耐蚀性、铸造性能等性能情况下，提高了zl303铝合金的硬度和韧性，本发明制造得到的改性zl303铝合金晶粒度平均尺寸为8.0～8.5μm，维氏硬度≥75hv，抗拉强度≥220mpa，断裂韧性≥70kg·mm-3/2。

技术特征：

1.一种改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，所述步骤s1中，形成铝合金熔融液后，将六氯乙烷用铝箔纸包裹，用钟罩法浸入密闭的陶瓷坩埚中的铝合金熔融液中，在700～730℃精炼8～15min，然后扒渣，扒渣完毕后，降温到600～650℃。

3.根据权利要求2所述的改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，所述步骤s1中，六氯乙烷的加入量为zl303铝合金铸锭质量的0.2～0.4％。

4.根据权利要求1所述的改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，zr基非晶纳米晶的加入量为zl303铝合金铸锭质量的0.1～0.2％。

5.根据权利要求1所述的改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，搅拌速率为150～200rpm，搅拌时间为3～8min。

6.根据权利要求1所述的改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，zr基非晶纳米晶合金调控剂的制备方法为：将粒度为10～30μm的zrticuni非晶合金粉末与粒度为45～50μm的al粉末按质量比为(2～4):(6～8)在球磨机中充分混合后，压制成圆柱形铸坯，该铸坯即为zr基非晶纳米晶合金调控剂。zr基非晶纳米晶合金调控剂在真空环境下保存。

7.根据权利要求1所述的改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，在扒渣后的密闭的陶瓷坩埚中的铝合金熔融液中使用钟罩法投入铝箔纸包裹的zr基非晶纳米晶合金调控剂。

8.根据权利要求1所述的改性zl303铝合金的制造方法，其特征在于，所述步骤s3中，钢制模具的温度为100～150℃。

9.一种改性zl303铝合金，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的改性zl303铝合金的制造方法制造得到，改性zl303铝合金的维氏硬度≥75hv，抗拉强度≥220mpa，断裂韧性≥70kg·mm-3/2。

10.根据权利要求19所述的改性zl303铝合金，其特征在于，改性zl303铝合金的晶粒度平均尺寸为8.0～8.5μm。

技术总结
本发明属于铝合金技术领域，具体为一种改性ZL303铝合金及其制造方法，采用Zr基非晶纳米晶合金调控剂对ZL303铝合金进行改性，通过对ZL303铝合金进行改性，使其在保持其本身良好耐蚀性、铸造性能等性能情况下，提高了ZL303铝合金的硬度和韧性，本发明制造得到的改性ZL303铝合金晶粒度平均尺寸为8.0～8.5μm，维氏硬度≥75HV，抗拉强度≥220MPa，断裂韧性≥70kg·mm<supgt;‑3/2</supgt;。

技术研发人员：郭建军,王芳,李永斌,张世杰,卞雨晴
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17