CN1837785A - 铝钪合金光谱标准样品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中均匀含有下述重量百分比的元素：Si 0.045～0.27、Fe 0.07～0.37、Cu 0～0.11、Mn 0.13～1.2、Mg 4.3～7.8、Cr 0～0.27、Ni 0～0.11、Zn 0～0.17、Sc 0.03～0.54、Ti 0～0.18、Zr 0.025～0.22、Be 0.00005～0.0035、B 0.0005～0.010。本发明还公开了一种铝钪合金光谱标准样品的制备方法，由铸锭的熔炼、铸造、标样铸锭的均匀化处理、车皮和挤压加工过程构成。本发明的铝钪合金光谱标准样品制备方法保证制备的光谱标准样品符合实际要求，为5A70、5A71系列铝合金产品生产分析和检验提供了依据。

Description

铝钪合金光谱标准样品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金标准样品及其制备方法，具体来说是涉及的是一种铝钪合金光谱标准样品。

背景技术

5A70、5A71系列铝合金是西南铝业(集团)有限公司近几年研发出并注册的新合金，属铝钪合金的一个系列(Al-Mg-Sc)。该合金用微量钪(0.07％-0.35％)合金化后，与不含钪的同类合金相比，铝钪合金强度高、塑韧性好、耐蚀性能和焊接性能优异，是继铝锂合金后新一代航天、航空、舰船用轻质结构材料。5A70/5A71系列铝合金含有Mg、Mn、Zr、Ti、Sc、Zn、Ni、Cu、Fe、Si、B、Be、Cr13个元素。

众所周知，新合金的研发离不开化学成分的分析和控制，而准确的分析和控制各元素的化学成分又离不开合适的标准样品。目前国内外无适合5A70/5A71系列铝合金分析用的标准样品，给5A70/5A71系列铝合金生产带来很大的困难。

研制5A70/5A71系列光谱标准样品的主要技术难点如下：

①5A70/5A71系列标样含有Mg、Mn、Zr、Ti、Sc、Zn、Ni、Cu、Fe、Si、B、Be、Cr等13个元素，这些元素理化特性和在铝中溶解度差异很大，而且相互间有影响，因此要把这些元素按设计要求加入且均匀分布十分困难，尤其是Sc、B、Zr、Be、Cr、Ti等元素按设计要求加入且均匀分布到基体中更难；

②分析定值难，尤其是Sc、B、Be等元素分析难度很大。

③炉前调整和控制各元素化学成分难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝钪合金光谱标准样品，以解决5A70、5A71系列铝合金产品生产的分析和控制问题。

本发明的另一个目的还在于提供一种铝钪合金光谱标准样品的制备方法，以解决这种标准样品不能制备的技术难题。

为了实现本发明的第一个目的，采用的技术方案为：一种铝钪合金光谱标准样品，其特征在于，在纯铝中均匀含有下述重量百分比的元素：

Si 0.045～0.27、Fe 0.07～0.37、Cu 0～0.11、Mn 0.13～1.2、

Mg 4.3～7.8、Cr 0～0.27、Ni 0～0.11、Zn 0～0.17、

Sc 0.03～0.54、Ti 0～0.18、Zr 0.025～0.22、Be 0.00005～0.0035和B 0.0005～0.010。

上述铝钪合金光谱标准样品可按如下方法按步骤制备：

(1)铸锭的熔炼：①将炉温升至390-410℃进行烘炉，加入铝锭，然后根据所需元素的需要，加入Al-Sc、Al-Cu、Al-Si、Al-Fe、Al-Mn、Al-Ti、Al-Ni、Al-Cr、Al-Zr中所需的中间合金，并撒入熔剂，升温熔化；

②待熔化后，搅拌二次，每次搅拌间隔时间是9-11分钟，然后扒渣；

③加入Zn、Mg、Al-Be和Al-Ti-B，搅拌后扒渣；

④取样进行分析，并根据分析结果，调整其化学成分至符合设计要求为止；

(2)铸造：用半连续铸造机进行铸造，石墨漏斗进行分液，冷却水压控制在0.09MPa-0.095MPa，调整温度至720℃-730℃，铸造速度控制在65mm/分-70mm/分，最后铸造成直径为162mm圆柱锭，即标样铸锭；

(3)标样铸锭的均匀化处理：控制炉温在490℃-500℃，将标样铸锭放置在炉中，在460℃-475℃温度下保温25小时后，随炉温冷却至室温；

(4)车皮和挤压加工：均匀化处理的标样铸锭再经过2000吨油压挤压机挤压成直径45mm的棒材，再锯切成φ45×40mm的小圆柱形，即是最后的标准样品。

采用本发明的方法，能够保证Sc、B、Zr、Be、Cr、Ti等元素按5A70、5A71系列铝合金光谱标准样品的设计要求均匀加入且分布至样品中，达到调整和控制各元素化学成分的目的。用本发明的铝钪合金光谱标准样品能够对5A70、5A71系列铝合金产品进行分析和检验，为该系列产品的生产提供了依据。

附图说明

图1为E5103标准样品的金相低倍照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的铝钪合金光谱标准样品及其制备方法作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

实施例1

标样号为E5101的铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：Si 0.25、Fe 0.35、Cu 0.01、Mn 1.10、Mg 4.8、Cr 0.24、Ni 0.011、Zn0.10、Sc 0.04、Ti 0.01、Zr 0.03、Be 0.0001、B 0.001。

实施例2

标样号为E5102的铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：Si 0.20、Fe 0.25、Cu 0.05、Mn 0.90、Mg 6.0、Cr 0.10、Ni 0.015、Zn0.03、Sc 0.10、Ti 0.05、Zr 0.15、Be 0.001、B 0.002。

实施例3

标样号为E5103的铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：Si 0.015、Fe 0.20、Cu 0.03、Mn 0.45、Mg 5.5、Cr 0.02、Ni 0.009、Zn 0.05、Sc 0.16、Ti 0.03、Zr 0.10、Be 0.003、B 0.004。

实施例4

标样号为E5104的铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：Si 0.05、Fe 0.15、Cu 0.07、Mn 0.15、Mg 7.0、Cr 0.15、Ni 0.04、Zn 0.15、Sc 0.22、Ti 0.16、Zr 0.20、Be 0.006、B 0.009。

实施例5

标样号为E5105的铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：Si 0.10、Fe 0.30、Cu 0.10、Mn 0.70、Mg 7.5、Cr 0.06、Ni 0.10、Zn 0.09、Sc 0.27、Ti 0.08、Zr 0.06、Be 0.0005、B 0.006。

实施例6

标样号为E5140的铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：Si 0.05、Fe 0.09、Mn 0.35、Mg 5.1、Sc 0.34。

实施例7

标样号为E5141的铝钪合金光谱标准样品，在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：Si 0.05、Fe 0.08、Mn 0.30、Mg 4.5、Sc 0.51。

实施例8

本实施例为铝钪合金光谱标准样品的制备方法，其制备过程如下：

1、熔炼：

(1)将炉温升至400℃左右进行烘炉，加入铝锭，还根据样品设计需要，加入Al-Sc、Al-Cu、Al-Si、Al-Fe、Al-Mn、Al-Ti、Al-Ni、Al-Cr、Al-Zr中所需的几种中间合金，并撒入现有技术中常用的熔剂，升温熔化；

(2)待熔化后，搅拌二次，每次搅拌间隔时间是10分钟，然后扒渣；

(3)加入Zn、Mg、Al-Be、Al-Ti-B，搅拌后扒渣；

(4)730℃情况下，取样进行分析，根据分析结果，调整其化学成分至符合设计要求为止。

2、铸造：用半连续铸造机进行铸造，石墨漏斗进行分液，冷却水压控制在0.09MPa-0.095MPa，调整温度至720℃-730℃，铸造速度控制在65mm/分-70mm/分，最后铸造成直径为162mm圆柱锭，即标样铸锭。

3、标样铸锭均匀化处理：控制炉温在490℃-500℃，将标样铸锭放置在炉中，在460℃-475℃温度下保温25小时后，随炉温冷却至室温。

4、挤压、锯切等加工：均匀化处理的标样铸锭再经过2000吨油压挤压机挤压成直径45mm的棒材，再锯切成φ45×40mm的小圆柱形，即是最后的标准样品。

利用上述方法，根据所生产的铝钪合金光谱标准样品所含元素种类和含量情况，在熔炼过程中加入不同的合金，并进行两次搅拌和均匀化处理以保证其混合均匀，对于Zn、Mg、B、Be采用与其他元素分步加入和调整的方法，解决了不同元素熔点不同、难加入、难控制的问题，能够生产出符合要求的铝钪合金光谱标准样品。

检验：

对利用实施例8中的方法制备的铝钪合金光谱标准样品进行了了检验，检验包括金相组织检验和铸锭均匀性检验。实施例3中的E5103标准样品的金相低倍照片(1∶2)如图1所示，证明铸锭组织致密、均匀，无气孔、疏松和夹杂等缺陷。铸锭偏析检验，通过径向检验(达威特检验)和纵向偏析检验(t检验)，结果表明径、纵向均无偏析。

根据GB/T15000和YS/T409-1998规定，采用了极差法对随机抽样进行均匀性检验，为消除仪器漂移和光源波动的影响，采用了交替操作法替代以前的连续操作法进行均匀性检验，检验结果表明，各元素含量符合设计要求。

Claims (9)

1、一种铝钪合金光谱标准样品，其特征在于，在纯铝中均匀含有下述重量百分比的元素：

Si 0.045～0.27、Fe 0.07～0.37、Cu 0～0.11、Mn 0.13～1.2、Mg 4.3～7.8、Cr 0～0.27、Ni 0～0.11、Zn 0～0.17、Sc 0.03～0.54、Ti 0～0.18、Zr 0.025～0.22、Be 0.00005～0.0035和B 0.0005～0.010。

2、如权利要求1所述的铝钪合金光谱标准样品，其特征在于在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：

Si 0.25、Fe 0.35、Cu 0.01、Mn 1.10、Mg 4.8、Cr 0.24、Ni 0.011、Zn 0.10、Sc 0.04、Ti 0.01、Zr 0.03、Be 0.0001和B0.001。

3、如权利要求1所述的铝钪合金光谱标准样品，其特征在于在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：

Si 0.20、Fe 0.25、Cu 0.05、Mn 0.90、Mg 6.0、Cr 0.10、Ni 0.015、Zn 0.03、Sc 0.10、Ti 0.05、Zr 0.15、Be 0.001和B 0.002。

4、如权利要求1所述的铝钪合金光谱标准样品，其特征在于在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：

Si 0.015、Fe 0.20、Cu 0.03、Mn 0.45、Mg 5.5、Cr 0.02、Ni 0.009、Zn 0.05、Sc 0.16、Ti 0.03、Zr 0.10、Be 0.003和B 0.004。

5、如权利要求1所述的铝钪合金光谱标准样品，其特征在于在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：

Si 0.05、Fe 0.15、Cu 0.07、Mn 0.15、Mg 7.0、Cr 0.15、Ni 0.04、Zn 0.15、Sc 0.22、Ti 0.16、Zr 0.20、Be 0.006和B 0.009。

6、如权利要求1所述的铝钪合金光谱标准样品，其特征在于在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：

Si 0.10、Fe 0.30、Cu 0.10、Mn 0.70、Mg 7.5、Cr 0.06、Ni 0.10、Zn 0.09、Sc 0.27、Ti 0.08、Zr 0.06、Be 0.0005和B 0.006。

7、如权利要求1所述的铝钪合金光谱标准样品，其特征在于在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：

Si 0.05、Fe 0.09、Mn 0.35、Mg 5.1和Sc 0.34。

8、如权利要求1所述的铝钪合金光谱标准样品，其特征在于在纯铝中含有下列重量百分含量的全部元素：

Si 0.05、Fe 0.08、Mn 0.30、Mg 4.5和Sc 0.51。

9、一种如权利要求1至8中之一所述的铝钪合金光谱标准样品的制备方法，其特征在于该方法包括如下过程：

(1)铸锭的熔炼：①将炉温升至390-410℃进行烘炉，加入铝锭，然后根据所需元素的需要，加入Al-Sc、Al-Cu、Al-Si、Al-Fe、Al-Mn、Al-Ti、Al-Ni、Al-Cr、Al-Zr中所需的中间合金，并撒入熔剂，升温熔化；

②待熔化后，搅拌二次，每次搅拌间隔时间是9-11分钟，然后扒渣；

③加入Zn、Mg、Al-Be和Al-Ti-B，搅拌后扒渣；

④取样进行分析，并根据分析结果，调整其化学成分至符合设计要求为止；

(2)铸造：用半连续铸造机进行铸造，石墨漏斗进行分液，冷却水压控制在0.09MPa-0.095MPa，调整温度至720℃-730℃，铸造速度控制在65mm/分-70mm/分，最后铸造成直径为162mm圆柱锭，即标样铸锭；

(3)标样铸锭的均匀化处理：控制炉温在490℃-500℃，将标样铸锭放置在炉中，在460℃-475℃温度下保温25小时后，随炉温冷却至室温；

(4)车皮和挤压加工：均匀化处理的标样铸锭再经过2000吨油压挤压机挤压成直径45mm的棒材，再锯切成φ45×40mm的小圆柱形，即是最后的标准样品。

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