超强铝合金细化剂及其制备和添加方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种超强铝合金细化剂及其制备和添加方法，属于材料技术领域。
【背景技术】
[0002]Al-Zn-Mg-Cu系高强变形铝合金，因其具有较高的强度和硬度、较好的耐腐蚀性和韧性、良好的加工性及焊接性等特点，被广泛应用于航空航天、交通运输等领域。自1943年美国首次开发出可实际应用的7075铝合金以来，世界各国材料工作者通过改变Zn，Mg和Cu的含量，降低杂质元素Fe和Si的含量，提高Zn与Mg的质量比以及添加一些微量元素(如稀土元素Zr和Sc)，相继研制出了一些新型7XXX系铝合金，目前材料工作者非常重视对该类合金的研宄。但提高材料强度时一般伴有材料塑性的降低，只有晶粒细化强化可以在提高强度的同时而塑性不降低。对材料进行合金的成分设计、冶金质量的控制及熔铸，达到降低杂质元素的含量，改善材料组织提高其性能等方面是此类材料研宄的重点。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明提供一种超强铝合金细化剂及其制备和添加方法，其目的是解决以往的方式所存在的效果不理想的问题。
[0004]技术方案:本发明是通过以下技术方案实现的:
一种超强铝合金细化剂，其特征在于:该细化剂化学组成按质量百分比为:1.0-2.5wt%Cu, 1.5~3.0wt%Mg,4.5~6.5wt%Zn,0.4~0.5wt%RE,0.2~0.4wt%Be，余量为 Al。
[0005]如上所述的超强铝合金细化剂的制备方法，其特征在于:本发明的制备方法是选用高纯铝，精确按照质量比例配置Al、Zn、Mg、Cu元素及RE和Be，熔化温度为950~1000°C，采用喷射雾化技术制备粉末细化剂，雾化用N2气体，气压是1.0MPa?
[0006]将高纯铝放入石墨坩祸中，随后将石墨坩祸放在电阻炉内，加热到780°C，将纯铝锭熔化后，按Al-Zn-Mg-Cu合金的名义成分配料分别加入Al-RE中间合金和Al-Cu中间合金，待熔化后加入纯Mg锭和Zn锭并搅拌均匀，随后加入Be，升温到950~1000°C，制备液态的细化剂。
[0007]当液态细化剂随导管从坩祸流出时，环形加入1.0MPa氮气使之雾化，制成粉末状细化剂，使得其各个组分的含量符合权利要求1所述的质量百分比。
[0008]细化剂制备的熔化温度是1000°C，为了防止细化剂的氧化，先将雾化罐体抽成真空，然后再充入氮气。
[0009]如上述的超强铝合金细化剂的添加方法，其特征在于:A1-Zn- Cu-Mg系列超强铝合金的成分与所用细化剂的成分相近，将合金熔炼结束后，降低温度到750~780°C时，按合金质量5%的数量添加细化剂，搅拌均匀后停留20~30min，随后浇铸制备铝合金铸锭。
[0010]优点及效果:本发明提供一种超强铝合金细化剂及其制备和添加方法，其目的在于针对现有超高强度铝合金上述的可开发性，提供一种含Al、Cu、Mg、Zn、RE及Be等元素的一种超强铝合金细化剂的制备及添加方法。在超硬铝合金的基础上，通过添加适量的该细化剂，可以改善合金的强度和韧性，以满足上述工业领域的领域的需要。
[0011]本发明的细化剂采用纯铝锭为母合金，加入铝-稀土中间合金和铝-铜中间合金，纯镁锭、锌锭和少量铍锭等制成，该细化剂的化学组成与所用于的超高强度铝合金的化学组成相同。
本发明对Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金细化剂的制备方法进行了改进，同时在细化剂中添加了 RE和BE等元素，将细化剂的细化作用与净化作用相结合，达到细化晶粒、净化成分和改善力学性能的目的。
[0012]本发明的超强铝合金细化剂具有制备工艺简单，颗粒大小均匀，细化及净化作用显著，添加方法简单等优点，易于推广使用，特别适合于规模化商业超强铝合金生产，极具市场潜力。
[0013]【附图说明】:
图1为利用熔炼技术与雾化制粉技术相结合制备的所制备的Al-6Zn-2Mg-2Cu超高强铝合金的铸态组织图。
[0014]【具体实施方式】:
本发明提供一种超强铝合金细化剂，以纯铝锭为母材，加入合金元素及RE和Be制成，该细化剂化学组成按质量百分比为:1.0-2.5wt%Cu，1.5-3.0wt%Mg，4.5-6.5wt%Zn，0.4-0.5wt%RE, 0.2-0.4wt%Be，余量为 Al。
[0015]超强铝合金细化剂的制备方法，本发明的制备方法是选用高纯铝，精确按照质量比例配置Al、Zn、Mg、Cu元素及RE和Be，使得其各个组分的含量符合上述细化剂的组分质量百分比，熔化温度为950~1000°C，采用喷射雾化技术制备粉末细化剂，雾化用N2气体，气压是1.0Mpa，细化剂制备的熔化温度是1000°C。
[0016]将高纯铝放入石墨坩祸中，随后将石墨坩祸放在电阻炉内，加热到780°C，将纯铝锭熔化后，按Al-Zn-Mg-Cu合金的名义成分配料分别加入Al-RE中间合金和Al-Cu中间合金，待熔化后加入纯Mg锭和Zn锭并搅拌均匀，随后加入适量的Be，升温到950~1000°C，制备液态的细化剂。
[0017]当液态细化剂随导管从坩祸流出时，环形加入1.0MPa氮气使之雾化，制成粉末状细化剂，使得其各个组分的含量符合上述细化剂的质量百分比。为了防止细化剂的氧化，先将雾化罐体抽成真空，然后再充入氮气。
[0018]实施例1:
将高纯铝放入石墨坩祸中，随后将石墨坩祸放在电阻炉内，加热到780V，将纯铝锭熔化后，按Al-Zn-Mg-Cu合金的名义成分配料分别加入Al-RE中间合金和Al-Cu中间合金，待熔化后加入纯Mg锭和Zn锭并搅拌均匀，随后加入适量的Be，升温到1000°C，制备液态的细化剂。
[0019]当液态细化剂随导管从坩祸流出时，环形加入1.0MPa氮气使之雾化，制成粉末状细化剂，使得其各个组分的含量符合2.5wt%Cu，1.5wt%Mg，5wt%Zn，0.4wt%RE，0.2wt%Be，余量为Al的质量百分比。为了防止细化剂的氧化，先将雾化罐体抽成真空，然后再充入氮气。
[0020]实施例2:
将高纯铝放入石墨坩祸中，随后将