CN106167863B - 一种低铍铝合金及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低铍铝合金，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍1‑5wt％，铝中间合金93‑98wt％，其他微量元素0.1‑2wt％，其中所述的铝中间合金选自铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锌中间合金中的一种，所述的其他微量元素为Cu、Ni、Ag、Ge和Co中的一种或几种组合；本发明还公开了一种低铍铝合金的制备方法，采用熔融铸造工艺制备低铍铝合金，毒性小、流动性、耐腐蚀性和抗氧化性能好，硬度和强度高，具有良好的加工延展性，用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
Description
技术领域
本发明涉及合金领域，具体涉及一种低铍铝合金及其制备方法与应用。
背景技术
铍铝合金具有质量轻、比强度高、比刚度高、热稳定性好、高韧性、抗腐蚀等许多优点，作为一种重要的结构材料被广泛应用于航空航天、计算机、汽车等工业领域。美国勃拉希.威尔曼公司早在1995年的专利WO95/27088公开了含铍的铝合金及用于铸造出精密铍铝合金的熔模精密铸造的改良方法；国内专利CN 105316552A公开了一种电器设备仪器仪表用铍铝合金，采用铍、铝、锆、铌、铜、铼、钼、锑以及铟九种成分组成，具有强度高、耐磨性好、耐热冲击强度大、使用寿命长的特点；CN 104726756A公开了一种高性能铍铝合金及其制备方法，铍含量为55-85％，铝含量为10-35％，镍含量为3-5％，其余1-5％为银、钴、锗、硅元素中的一种或多种，采用粉末冶金工艺制备高性能铍铝合金。
上述专利文献中根据铍的含量均为高铍合金。但是，铍作为银灰色轻金属，铍及其盐类化合物均有较大的毒性，急性铍中毒系大量吸入铍及其化合物的烟尘、蒸气所致，临床表现为化学性支气管炎和肺炎，慢性铍中毒引起以肺肉芽肿病变为主的全身性疾病，又称铍病。铍的毒性限制了其的发展，如：1)铍的防护问题增加企业生产成本，造成产品价格高；2)企业对铍毒性没有正确的认识，对铍铝合金的使用存有顾虑。
低铍铝合金常作为铝合金熔炼过程的添加剂，用来改善铝的流动性和耐腐蚀性，保护铝的氧化及燃烧，改善合金组织结构、细化晶粒、提高强度。
发明内容
为解决现有技术中高铍合金毒性大、生产防护成本高等上述缺陷，本发明的目的在于提供一种低铍铝合金。
本发明的另一目的在于提供一种低铍铝合金的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种低铍铝合金的应用。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种低铍铝合金，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍1-5wt％，铝中间合金93-98wt％，其他微量元素0.1-2wt％；所述的铝合金选自铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锌中间合金中的一种；所述的其他微量元素选自Cu、Ni、Ag、Ge和Co中的一种或几种组合。
优选的，所述的低铍铝合金由包含如下组分和质量百分含量组成：铍2-4wt％，铝中间合金95-97wt％，其他微量元素1-2wt％。
优选的，所述的低铍铝合金由包含如下组分和质量百分含量组成：铍3wt％，铝中间合金96wt％，其他微量元素1wt％。
一种低铍铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据熔化炉和保温炉的容量，按照上述铍、铝中间合金和其他微量元素的质量百分比准备合金原料；(2)将熔炼炉炉膛温度调整到700-900℃，保温炉温度调整至1000-1300℃；(3)在熔炼炉内装入铝中间合金熔炼4-6h，得铝合金熔液，在保温炉内装入铍和其它微量元素保温4-8h得改性铍熔液；(4)打开熔炼炉放液口，迅速向铝合金熔液注入改性铍熔液继续熔炼3-5h，得低铍铝合金溶液；(5)将上述低铍铝合金熔液加入到冷却水压力为0.5-1MPa、冷却水温度为10℃-15℃的金属铸模中骤冷得低铍铝合金。
一种低铍铝合金用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的低铍铝合金毒性小、流动性、耐腐蚀性和抗氧化性能好，硬度和强度高，具有良好的加工延展性。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种低铍铝合金，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍1wt％，铝中间合金98wt％，其他微量元素1wt％；所述的铝中间合金为铝锰中间合金；所述的其他微量元素为Cu、Ni、Ag、Ge和Co的混合物。
一种低铍铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据熔化炉和保温炉的容量，按照上述铍、铝中间合金和其他微量元素的质量百分比准备合金原料；(2)将熔炼炉炉膛温度调整到700℃，保温炉温度调整至1000℃；(3)在熔炼炉内装入铝中间合金熔炼4h，得铝合金熔液，在保温炉内装入铍和其它微量元素保温4h得改性铍熔液；(4)打开熔炼炉放液口，迅速向铝合金熔液注入改性铍熔液继续熔炼3h，得低铍铝合金溶液；(5)将上述低铍铝合金熔液加入到冷却水压力为0.5MPa、冷却水温度为10℃的金属铸模中骤冷得低铍铝合金。
一种低铍铝合金用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
实施例2
一种低铍铝合金，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍3wt％，铝中间合金96wt％，其他微量元素1wt％；所述的铝合金为铝钛中间合金；所述的其他微量元素为Cu。
一种低铍铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据熔化炉和保温炉的容量，按照上述铍、铝中间合金和其他微量元素的质量百分比准备合金原料；(2)将熔炼炉炉膛温度调整到900℃，保温炉温度调整至1300℃；(3)在熔炼炉内装入铝中间合金熔炼6h，得铝合金熔液，在保温炉内装入铍和其它微量元素保温8h得改性铍熔液；(4)打开熔炼炉放液口，迅速向铝合金熔液注入改性铍熔液继续熔炼5h，得低铍铝合金溶液；(5)将上述低铍铝合金熔液加入到冷却水压力为1MPa、冷却水温度为15℃的金属铸模中骤冷得低铍铝合金。
一种低铍铝合金用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
实施例3
一种低铍铝合金，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍2wt％，铝中间合金96wt％，其他微量元素2wt％；所述的铝合金为铝硅中间合金；所述的其他微量元素为Ni、Ag的混合物。
一种低铍铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据熔化炉和保温炉的容量，按照上述铍、铝中间合金和其他微量元素的质量百分比准备合金原料；(2)将熔炼炉炉膛温度调整到800℃，保温炉温度调整至1200℃；(3)在熔炼炉内装入铝中间合金熔炼5h，得铝合金熔液，在保温炉内装入铍和其它微量元素保温6h得改性铍熔液；(4)打开熔炼炉放液口，迅速向铝合金熔液注入改性铍熔液继续熔炼4h，得低铍铝合金溶液；(5)将上述低铍铝合金熔液加入到冷却水压力为0.8MPa、冷却水温度为12℃的金属铸模中骤冷得低铍铝合金。
一种低铍铝合金用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
实施例4
一种低铍铝合金，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍5wt％，铝中间合金93wt％，其他微量元素2wt％；所述的铝合金为铝铁中间合金；所述的其他微量元素为Ag、Ge和Co的混合物。
一种低铍铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据熔化炉和保温炉的容量，按照上述铍、铝中间合金和其他微量元素的质量百分比准备合金原料；(2)将熔炼炉炉膛温度调整到850℃，保温炉温度调整至1100℃；(3)在熔炼炉内装入铝中间合金熔炼4.5h，得铝合金熔液，在保温炉内装入铍和其它微量元素保温5h得改性铍熔液；(4)打开熔炼炉放液口，迅速向铝合金熔液注入改性铍熔液继续熔炼3h，得低铍铝合金溶液；(5)将上述低铍铝合金熔液加入到冷却水压力为0.6MPa、冷却水温度为13℃的金属铸模中骤冷得低铍铝合金。
一种低铍铝合金用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
实施例5
一种低铍铝合金，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍3.9wt％，铝中间合金96wt％，其他微量元素0.1wt％；所述的铝合金为铝锌中间合金；所述的其他微量元素为Ni。
一种低铍铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据熔化炉和保温炉的容量，按照上述铍、铝中间合金和其他微量元素的质量百分比准备合金原料；(2)将熔炼炉炉膛温度调整到900℃，保温炉温度调整至1250℃；(3)在熔炼炉内装入铝中间合金熔炼4h，得铝合金熔液，在保温炉内装入铍和其它微量元素保温8h得改性铍熔液；(4)打开熔炼炉放液口，迅速向铝合金熔液注入改性铍熔液继续熔炼4h，得低铍铝合金溶液；(5)将上述低铍铝合金熔液加入到冷却水压力为1.0MPa、冷却水温度为15℃的金属铸模中骤冷得低铍铝合金。
一种低铍铝合金用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
对实施例1-5制备得到的低铍铝合金进行性能测试，测试结果见表1。
表1产品性能测试结果表
表1是本发明采用熔融铸造工艺制备低铍铝合金的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等性能数据，结果表明材料具有很好的综合力学性能和加工延展性，属于高强高模量合金材料，从实验数据也可以看出该合金具有良好的热稳定性；此外，该合金毒性小、流动性、耐腐蚀性和抗氧化性能好，硬度和强度高，用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途，表现出良好的发展潜力和广阔的应用前景。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种低铍铝合金，其特征在于，由包含如下组分和质量百分含量组成：铍1-5wt％，铝中间合金93-98wt％，其他微量元素0.1-2wt％；其制作方法包括以下步骤：(1)根据熔化炉和保温炉的容量，按照上述铍、铝中间合金和其他微量元素质量百分比准备合金原料；(2)将熔炼炉炉膛温度调整到700-900℃，保温炉温度调整至1000-1300℃；(3)在熔炼炉内装入铝中间合金熔炼4-6h，得铝合金熔液，在保温炉内装入铍和其它微量元素保温4-8h得改性铍熔液；(4)打开熔炼炉放液口，迅速向铝合金熔液注入改性铍熔液继续熔炼3-5h，得低铍铝合金溶液；(5)将上述低铍铝合金熔液加入到冷却水压力为0.5-1MPa、冷却水温度为10-15℃的金属铸模中骤冷得低铍铝合金。
2.一种如权利要求1所述的低铍铝合金，其特征在于，所述的铝中间合金选自铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锌中间合金中的一种。
3.一种如权利要求1所述的低铍铝合金，其特征在于，所述的其他微量元素选自Cu、Ni、Ag、Ge和Co中的一种或几种组合。
4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的低铍铝合金，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：铍2-4wt％，铝中间合金95-97wt％，其他微量元素1-2wt％。
5.一种如权利要求1-3中任意一项所述的低铍铝合金，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：铍3wt％，铝中间合金96wt％，其他微量元素1wt％。
6.一种如权利要求1或5所述的低铍铝合金的应用，其特征在于，用于铸造加工电子电器、汽车零部件的用途。
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