CN107955894A - 一种模具用高强度铝镁合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模具用高强度铝镁合金材料，包括以下重量百分比的成分：Cu：1.1‑1.2％，Mg：5.3‑5.6％，Si：0.2‑0.25％，Zn：0.1‑0.15％，Fe：0.1‑0.2％,Mn：1.2‑1.6％,Ti：0.6‑0.7％，W：0.03‑0.06％，Cr：0.02‑0.04％，Zr：0.07‑0.12％，La:0.06‑0.08％,Sm：0.05‑0.07％,Nd：0.05‑0.06％,Y 0.05‑0.07％,Pr：0.02‑0.04％，Gd：0.01‑0.03％,余量为Al和不可避免杂质；本发明具有高强度、硬度和耐腐蚀性，能够延长使用的寿命。

Description

一种模具用高强度铝镁合金材料
技术领域
本发明涉及模具材料技术领域，具体涉及一种模具用高强度铝镁合金材料。
背景技术
铝合金材料大量运用于建筑、民用和工业领域，而目前工业用高强铝合金材料很多不同的要求，如要求具有高强度、高韧性和良好的加 工成型性能、高耐腐蚀能力、有多种表面处理性能或者良好的热处理性能等，现有高强铝合金材料只满足上述部分条件，不能同时满足上述所有的条件，尤其是在使用过程中磨损严重，使用寿命短等问题；这也使得铝合金材料在使用中受到限制，影响高度铝合金的使用量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模具用高强度铝镁合金材料，具有高强度、硬度和耐腐蚀性，能够延长使用的寿命。
本发明为了实现上述目的，提供技术方案是：一种模具用高强度铝镁合金材料，包括以下重量百分比的成分：Cu：1.1-1.2％，Mg： 5.3-5.6％，Si ：0.2-0.25％，Zn：0.1-0.15％， Fe：0..1-0.2％ ,Mn：1.2-1.6％ ,Ti：0.6-0.7％，W：0.03-0.06%，Cr：0.02-0.04％，Zr：0.07-0.12％，La:0.06-0.08%, Sm：0.05-0.07％ ,Nd：0.05-0.06％ ,Y 0.05-0.07％ , Pr：0.02-0.04%，Gd：0.01-0.03%,余量为Al和不可避免杂质。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的包括以下重量百分比的成分： Cu：1.1％，Mg：5.3％，Si ：0.21％，Zn：0.1％，Fe：0..11％ ,Mn：1.3％ ,Ti：0.6％，Cr：0.026％，W：0.04%，Zr：0.076％，La:0.06%, Sm：0.055％ ,Nd：0.052％ ,Y 0.05％, Pr：0.02%，Gd：0.015%,余量为Al和不可避免杂质。
前述的包括以下重量百分比的成分：Cu：1.2％，Mg：5.4％，Si ：0.23％，Zn：0.13％， Fe：0..13％ ,Mn：1.4％ ,Ti：0.64％，W：0.05%，Cr：0.03％，Zr：0.083％，La:0.07%, Sm：0.06％ ,Nd：0.056％ ,Y 0.063％ , Pr：0.03%，Gd：0.02%,余量为Al和不可避免杂质。
本发明提供一种模具用高强度铝镁合金材料制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：两次熔炼：熔炼温度为800-850℃，时间为3-5h，采用风冷以10-15℃/冷却至200-260℃，进行二次熔炼，其温度为780-820℃，时间为1-2h；
步骤二：一次精炼：放入精炼炉中，加入除渣剂，精炼温度为700-750℃，时间为20-25min，扒渣时间为20-30min，其中除渣剂按质量百分比包括：氯化钾：20-25％，碳酸钠：3-8％，硫酸钠：4-8％，氟铝酸钠：2-3％，氟化钠：7-11％，氟化钙：4-7％，硫酸钾：2-6％，氟硅酸钾：6-7％，余量为氯化钠；
步骤三：二次精炼：通入氮气和氩气，精炼温度为680-720℃，时间为10-15min，扒渣时间为15-20min；
步骤四：浇铸成型:浇铸温度为900-950℃，时间为20-30s，得铝镁合金模具毛坯；
步骤五：淬火：将铝镁合金模具放置淬火炉中温度升至680-750℃，保温1-2h，然后浸入淬火油中，保持淬火油温度为90-100℃，时间45-55min，然后冷却至室温，并清洗烘干；
步骤六：将模具放置在480-520℃下进行固溶处理，时间为 2-4h，然后采用雾状的淬火液以10-15℃/s的冷却速率将铝镁合金模具冷至220-260℃；
步骤七：时效处理：温度为160-180℃，时间为3-6h。
本发明的有益效果是：本发明采用上述材料制备的模具，具有高强度和硬度，其中加入量稀土金属，能够填补铝合金表面的缺陷，阻碍晶粒长大，具有晶化细粒的作用，使枝晶网络更为清晰，从而改善铝合金的热塑性，同时稀土金属对铝合金具有良好的变质效果，经过变质处理的铝合金可得到细小均匀的共晶体加初生α固溶体组织，从而显著地提高铝合金的强度及塑性，且稀土金属的变质作用具有长效及重熔稳定的特点；稀土金属的引入，对铝合金材料的耐腐蚀性和抗高温氧化性具有一定的提高，同时也提高了强度和韧性；
在一次精炼中，加入除渣剂，其发热性好，能充分分离渣中的铝质，并分解氧化铝成分，降低铝耗，使铝渣成干性且松散，容易清除；同时也能够大大提高铝液纯度，提高其金属性能；
本发明用铝镁合金材料制备的模具，其抗拉强度可达400Mpa 以上，而且具有很好的防腐蚀性能，与现有的相比，其寿命可提高1-2倍。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种模具用高强度铝镁合金材料，包括以下重量百分比的成分：Cu：1.1％，Mg：5.3％，Si ：0.21％，Zn：0.1％， Fe：0..11％ ,Mn：1.3％ ,Ti：0.6％，Cr：0.026％，W：0.04%，Zr：0.076％，La:0.06%, Sm：0.055％ ,Nd：0.052％ ,Y 0.05％, Pr：0.02%，Gd：0.015%,余量为Al和不可避免杂质。
本实施例提供一种模具用高强度铝镁合金材料制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：两次熔炼：熔炼温度为830℃，时间为4h，采用风冷以10℃/冷却至240℃，进行二次熔炼，其温度为800℃，时间为1.5h；
步骤二：一次精炼：放入精炼炉中，加入除渣剂，精炼温度为720℃，时间为25min，扒渣时间为30min，其中除渣剂按质量百分比包括：氯化钾：22％，碳酸钠：5％，硫酸钠：4％，氟铝酸钠：2％，氟化钠：9％，氟化钙：5％，硫酸钾：4％，氟硅酸钾：6％，余量为氯化钠；
步骤三：二次精炼：通入氮气和氩气，精炼温度为695℃，时间为13min，扒渣时间为15min；
步骤四：浇铸成型:浇铸温度为930℃，时间为25s，得铝镁合金模具；
步骤五：淬火：将铝镁合金模具放置淬火炉中温度升至710℃，保温1.5h，然后浸入淬火油中，保持淬火油温度为95℃，时间50min，然后冷却至室温，并清洗烘干；
步骤六：将模具放置在495℃下进行固溶处理，时间为 3h，然后采用雾状的淬火液以13℃/s的冷却速率将铝镁合金模具冷至240℃；
步骤七：时效处理：温度为175℃，时间为5h。
实施例2
本实施例提供一种模具用高强度铝镁合金材料，包括以下重量百分比的成分：Cu：1.2％，Mg：5.4％，Si：0.23％，Zn：0.13％，Fe：0.13％ ,Mn：1.4％ ,Ti：0.64％，W：0.05%，Cr：0.03％，Zr：0.083％，La:0.07%, Sm：0.06％，Nd：0.056％，Y 0.063％, Pr：0.03%，Gd：0.02%,余量为Al和不可避免杂质。
本实施例提供一种模具用高强度铝镁合金材料制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：两次熔炼：熔炼温度为845℃，时间为3.5h，采用风冷以15℃/冷却至220℃，进行二次熔炼，其温度为810℃，时间为1h；
步骤二：一次精炼：放入精炼炉中，加入除渣剂，精炼温度为740℃，时间为20min，扒渣时间为27min，其中除渣剂按质量百分比包括：氯化钾：24％，碳酸钠：7％，硫酸钠：6％，氟铝酸钠：3％，氟化钠：10％，氟化钙：7％，硫酸钾：5％，氟硅酸钾：7％，余量为氯化钠；
步骤三：二次精炼：通入氮气和氩气，精炼温度为710℃，时间为12min，扒渣时间为18min；
步骤四：浇铸成型:浇铸温度为940℃，时间为23s，得铝镁合金模具；
步骤五：淬火：将铝镁合金模具放置淬火炉中温度升至730℃，保温1h，然后浸入淬火油中，保持淬火油温度为98℃，时间45-55min，然后冷却至室温，并清洗烘干；
步骤六：将模具放置在510℃下进行固溶处理，时间为 2h，然后采用雾状的淬火液以15℃/s的冷却速率将铝镁合金模具冷至230℃；
步骤七：时效处理：温度为180℃，时间为3.5h。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种模具用高强度铝镁合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分： Cu：1.1-1.2％，Mg： 5.3-5.6％，Si ：0.2-0.25％，Zn：0.1-0.15％， Fe：0..1-0.2％ ,Mn：1.2-1.6％ ,Ti：0.6-0.7％，W：0.03-0.06%，Cr：0.02-0.04％，Zr：0.07-0.12％，La:0.06-0.08%,Sm：0.05-0.07％ ,Nd：0.05-0.06％ ,Y 0.05-0.07％ , Pr：0.02-0.04%，Gd：0.01-0.03%,余量为Al和不可避免杂质。
2.根据权利要求1中所述的模具用高强度铝镁合金材料，其特征在于：包括以下重量百分比的成分： Cu：1.1％，Mg：5.3％，Si ：0.21％，Zn：0.1％， Fe：0..11％ ,Mn：1.3％ ,Ti：0.6％，Cr：0.026％，W：0.04%，Zr：0.076％，La:0.06%, Sm：0.055％ ,Nd：0.052％ ,Y0.05％, Pr：0.02%，Gd：0.015%,余量为Al和不可避免杂质。
3.根据权利要求1中所述的模具用高强度铝镁合金材料，其特征在于：包括以下重量百分比的成分：Cu：1.2％，Mg：5.4％，Si ：0.23％，Zn：0.13％， Fe：0..13％ ,Mn：1.4％ ,Ti：0.64％，W：0.05%，Cr：0.03％，Zr：0.083％，La:0.07%, Sm：0.06％ ,Nd：0.056％ ,Y0.063％ , Pr：0.03%，Gd：0.02%,余量为Al和不可避免杂质。
4.根据权利要求1-3中任意所述的模具用高强度铝镁合金材料制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：两次熔炼：熔炼温度为800-850℃，时间为3-5h，采用风冷以10-15℃/冷却至200-260℃，进行二次熔炼，其温度为780-820℃，时间为1-2h；
步骤二：一次精炼：放入精炼炉中，加入除渣剂，精炼温度为700-750℃，时间为20-25min，扒渣时间为20-30min，其中除渣剂按质量百分比包括：氯化钾：20-25％，碳酸钠：3-8％，硫酸钠：4-8％，氟铝酸钠：2-3％，氟化钠：7-11％，氟化钙：4-7％，硫酸钾：2-6％，氟硅酸钾：6-7％，余量为氯化钠；
步骤三：二次精炼：通入氮气和氩气，精炼温度为680-720℃，时间为10-15min，扒渣时间为15-20min；
步骤四：浇铸成型:浇铸温度为900-950℃，时间为20-30s，得铝镁合金模具毛坯；
步骤五：淬火：将铝镁合金模具毛坯放置淬火炉中温度升至680-750℃，保温1-2h，然后浸入淬火油中，保持淬火油温度为90-100℃，时间45-55min，然后冷却至室温，并清洗烘干；
步骤六：将模具毛坯放置在480-520℃下进行固溶处理，时间为 2-4h，然后采用雾状的淬火液以10-15℃/s的冷却速率将铝镁合金模具冷至220-260℃；
步骤七：时效处理：温度为160-180℃，时间为3-6h。
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