專利名稱：鋁鈧合金光譜標準樣品及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合金標準樣品及其制備方法，具體來說是涉及的是一種鋁鈧合金光譜標準樣品。
背景技術：
5A70、5A71系列鋁合金是西南鋁業(yè)(集團)有限公司近幾年研發(fā)出并注冊的新合金，屬鋁鈧合金的一個系列(Al-Mg-Sc)。該合金用微量鈧(0.07％-0.35％)合金化后，與不含鈧的同類合金相比，鋁鈧合金強度高、塑韌性好、耐蝕性能和焊接性能優(yōu)異，是繼鋁鋰合金后新一代航天、航空、艦船用輕質結構材料。5A70/5A71系列鋁合金含有Mg、Mn、Zr、Ti、Sc、Zn、Ni、Cu、Fe、Si、B、Be、Cr13個元素。
眾所周知，新合金的研發(fā)離不開化學成分的分析和控制，而準確的分析和控制各元素的化學成分又離不開合適的標準樣品。目前國內外無適合5A70/5A71系列鋁合金分析用的標準樣品，給5A70/5A71系列鋁合金生產帶來很大的困難。
研制5A70/5A71系列光譜標準樣品的主要技術難點如下①5A70/5A71系列標樣含有Mg、Mn、Zr、Ti、Sc、Zn、Ni、Cu、Fe、Si、B、Be、Cr等13個元素，這些元素理化特性和在鋁中溶解度差異很大，而且相互間有影響，因此要把這些元素按設計要求加入且均勻分布十分困難，尤其是Sc、B、Zr、Be、Cr、Ti等元素按設計要求加入且均勻分布到基體中更難；②分析定值難，尤其是Sc、B、Be等元素分析難度很大。
③爐前調整和控制各元素化學成分難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁鈧合金光譜標準樣品，以解決5A70、5A71系列鋁合金產品生產的分析和控制問題。
本發(fā)明的另一個目的還在于提供一種鋁鈧合金光譜標準樣品的制備方法，以解決這種標準樣品不能制備的技術難題。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的，采用的技術方案為一種鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于，在純鋁中均勻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。
上述鋁鈧合金光譜標準樣品可按如下方法按步驟制備(1)鑄錠的熔煉①將爐溫升至390-410℃進行烘爐，加入鋁錠，然后根據(jù)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中所需的中間合金，并撒入熔劑，升溫熔化；②待熔化后，攪拌二次，每次攪拌間隔時間是9-11分鐘，然后扒渣；③加入Zn、Mg、Al-Be和Al-Ti-B，攪拌后扒渣；④取樣進行分析，并根據(jù)分析結果，調整其化學成分至符合設計要求為止；(2)鑄造用半連續(xù)鑄造機進行鑄造，石墨漏斗進行分液，冷卻水壓控制在0.09MPa-0.095MPa，調整溫度至720℃-730℃，鑄造速度控制在65mm/分-70mm/分，最后鑄造成直徑為162mm圓柱錠，即標樣鑄錠；(3)標樣鑄錠的均勻化處理控制爐溫在490℃-500℃，將標樣鑄錠放置在爐中，在460℃-475℃溫度下保溫25小時后，隨爐溫冷卻至室溫；(4)車皮和擠壓加工均勻化處理的標樣鑄錠再經過2000噸油壓擠壓機擠壓成直徑45mm的棒材，再鋸切成φ45×40mm的小圓柱形，即是最后的標準樣品。
采用本發(fā)明的方法，能夠保證Sc、B、Zr、Be、Cr、Ti等元素按5A70、5A71系列鋁合金光譜標準樣品的設計要求均勻加入且分布至樣品中，達到調整和控制各元素化學成分的目的。用本發(fā)明的鋁鈧合金光譜標準樣品能夠對5A70、5A71系列鋁合金產品進行分析和檢驗，為該系列產品的生產提供了依據(jù)。


圖1為E5103標準樣品的金相低倍照片。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明的鋁鈧合金光譜標準樣品及其制備方法作進一步說明，以助于理解本發(fā)明的內容。
實施例1標樣號為E5101的鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁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。
實施例2標樣號為E5102的鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁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。
實施例3標樣號為E5103的鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁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。
實施例4標樣號為E5104的鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁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。
實施例5標樣號為E5105的鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁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。
實施例6標樣號為E5140的鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁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。
實施例7標樣號為E5141的鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁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。
實施例8本實施例為鋁鈧合金光譜標準樣品的制備方法，其制備過程如下1、熔煉(1)將爐溫升至400℃左右進行烘爐，加入鋁錠，還根據(jù)樣品設計需要，加入Al-Sc、Al-Cu、Al-Si、Al-Fe、Al-Mn、Al-Ti、Al-Ni、Al-Cr、Al-Zr中所需的幾種中間合金，并撒入現(xiàn)有技術中常用的熔劑，升溫熔化；(2)待熔化后，攪拌二次，每次攪拌間隔時間是10分鐘，然后扒渣；(3)加入Zn、Mg、Al-Be、Al-Ti-B，攪拌后扒渣；(4)730℃情況下，取樣進行分析，根據(jù)分析結果，調整其化學成分至符合設計要求為止。
2、鑄造用半連續(xù)鑄造機進行鑄造，石墨漏斗進行分液，冷卻水壓控制在0.09MPa-0.095MPa，調整溫度至720℃-730℃，鑄造速度控制在65mm/分-70mm/分，最后鑄造成直徑為162mm圓柱錠，即標樣鑄錠。
3、標樣鑄錠均勻化處理控制爐溫在490℃-500℃，將標樣鑄錠放置在爐中，在460℃-475℃溫度下保溫25小時后，隨爐溫冷卻至室溫。
4、擠壓、鋸切等加工均勻化處理的標樣鑄錠再經過2000噸油壓擠壓機擠壓成直徑45mm的棒材，再鋸切成φ45×40mm的小圓柱形，即是最后的標準樣品。
利用上述方法，根據(jù)所生產的鋁鈧合金光譜標準樣品所含元素種類和含量情況，在熔煉過程中加入不同的合金，并進行兩次攪拌和均勻化處理以保證其混合均勻，對于Zn、Mg、B、Be采用與其他元素分步加入和調整的方法，解決了不同元素熔點不同、難加入、難控制的問題，能夠生產出符合要求的鋁鈧合金光譜標準樣品。
檢驗對利用實施例8中的方法制備的鋁鈧合金光譜標準樣品進行了了檢驗，檢驗包括金相組織檢驗和鑄錠均勻性檢驗。實施例3中的E5103標準樣品的金相低倍照片(1∶2)如圖1所示，證明鑄錠組織致密、均勻，無氣孔、疏松和夾雜等缺陷。鑄錠偏析檢驗，通過徑向檢驗(達威特檢驗)和縱向偏析檢驗(t檢驗)，結果表明徑、縱向均無偏析。
根據(jù)GB/T15000和YS/T409-1998規(guī)定，采用了極差法對隨機抽樣進行均勻性檢驗，為消除儀器漂移和光源波動的影響，采用了交替操作法替代以前的連續(xù)操作法進行均勻性檢驗，檢驗結果表明，各元素含量符合設計要求。
權利要求
1.一種鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于，在純鋁中均勻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.如權利要求1所述的鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于在純鋁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.如權利要求1所述的鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于在純鋁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.如權利要求1所述的鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于在純鋁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.如權利要求1所述的鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于在純鋁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.如權利要求1所述的鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于在純鋁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.如權利要求1所述的鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于在純鋁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.如權利要求1所述的鋁鈧合金光譜標準樣品，其特征在于在純鋁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。
9.一種如權利要求1至8中之一所述的鋁鈧合金光譜標準樣品的制備方法，其特征在于該方法包括如下過程(1)鑄錠的熔煉①將爐溫升至390-410℃進行烘爐，加入鋁錠，然后根據(jù)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中所需的中間合金，并撒入熔劑，升溫熔化；②待熔化后，攪拌二次，每次攪拌間隔時間是9-11分鐘，然后扒渣；③加入Zn、Mg、Al-Be和Al-Ti-B，攪拌后扒渣；④取樣進行分析，并根據(jù)分析結果，調整其化學成分至符合設計要求為止；(2)鑄造用半連續(xù)鑄造機進行鑄造，石墨漏斗進行分液，冷卻水壓控制在0.09MPa-0.095MPa，調整溫度至720℃-730℃，鑄造速度控制在65mm/分-70mm/分，最后鑄造成直徑為162mm圓柱錠，即標樣鑄錠；(3)標樣鑄錠的均勻化處理控制爐溫在490℃-500℃，將標樣鑄錠放置在爐中，在460℃-475℃溫度下保溫25小時后，隨爐溫冷卻至室溫；(4)車皮和擠壓加工均勻化處理的標樣鑄錠再經過2000噸油壓擠壓機擠壓成直徑45mm的棒材，再鋸切成φ45×40mm的小圓柱形，即是最后的標準樣品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁鈧合金光譜標準樣品，在純鋁中均勻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。本發(fā)明還公開了一種鋁鈧合金光譜標準樣品的制備方法，由鑄錠的熔煉、鑄造、標樣鑄錠的均勻化處理、車皮和擠壓加工過程構成。本發(fā)明的鋁鈧合金光譜標準樣品制備方法保證制備的光譜標準樣品符合實際要求，為5A70、5A71系列鋁合金產品生產分析和檢驗提供了依據(jù)。
文檔編號G01N1/28GK1837785SQ20061007811
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權日2006年4月26日
發(fā)明者朱學純, 尹曉輝, 吳洪軍, 陳瑜, 陳渝, 韋志宏, 胡永利, 彭速中, 彭斌, 鐘玲 申請人:西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司