專利名稱::一種含鈧鑄造耐熱鋁合金及其制備方法
技術領域:
:本發明屬于鑄造鋁合金材料,涉及一種鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金,特別是涉及一種含稀土鈧的鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金及其制備方法。背錄技術鋁銅系鑄造鋁合金是一種可熱處理強化型鋁合金,由于其較好的時效硬化能力和熱穩定性,被用做中溫結構材料。屬于這類典型材料有我國的ZL201與美國的242.0。ZL201鑄造鋁合金的主要化學成分及重量百分比為Cu4.5~5.3°/q,Mn0.6~1.0%,Ti0.15~0.35%,其余為A1,其室溫抗拉強度Ob為363MPa,300"時Ob為118MPa:242.0鑄造鋁合金的主要化學成分及其重量百分比為Cu3.5~4.5%,Mg1.2~1.8°/。,Ni1.7~2.3%,其余為鋁,其室溫抗拉強度Ob為275MPa,300^時為55MPa。因這兩種鑄造合金的室溫及中溫強度相對比較低,其主要應用于不超過1501C時的工作環境中。為此有必要進一步提髙其力學性能,使合金具有較好的室溫和中溫抗拉強度。目前尚沒有利用稀土鈧合金化技術促進鋁銅鎂銀系鑄造鋁合金組織轉變和提高其耐熱性能的文獻報道。
發明內容本發明的目的針對現有技術不足和缺陷,提供一種稀土鈧合金化的鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金,使其通過稀土鈧的合金化,來細化合金晶粒度,細化時效析出相的尺寸,提髙析出相的熱穩定性,來提髙合金的總體強度和中溫耐熱性能,使合金的性能超過ZL201與242.0A會CI寬o本發明是通過以下技術方案實現的,本發明鋁銅鎂銀系合金組份及重量百分比為Cu:4~6.5%,Mg:0.4~1.5%,Ag:0.3~1.5%,Mm0.3~0.6%,Zr:0.05~0.30%,Sc:0.05~0.60%,余量為Al。本發明的制備方法為各組份的重量百分比為Cu:4~6.5%,Mg:0.4~1.5%,Ag:0.3~1.5%,Mm0.3~0.6%,Zr:0.05M).30%,Sc:0.05~0.60%,余量為Al:將合金按上述比例配料,熔煉鑄錠,鑄錠經45(K500X:均勻化處理,在515535X:固溶,150~200"0人工時效處理。本發明的具體制備過程為將合金配料在中頻感應電阻爐中進行熔煉,并用C2Cl6進行精練,熔體靜置、扒渣后,通過鐵模澆鑄成圓坯,鑄錠在45(K5001C均勻化處理,然后再經過515535"固溶淬火后,進行150~20010人工時效處理。本發明的最佳實施例如下添加0.05%Sc形成的鑄造耐熱鋁合金,其組份及重量百分比為5.1%Cu,0.85%Mg,0.50%Ag,0.45°/。Mn,0.20%Zr,0.05%Sc,其余為Al。合金的抗拉強度CTb至少為室溫一35lMPa,300TC_175MPa,伸長率至少為5.0%。添加0.30%Sc形成的鑄造耐熱鋁合金,其組份及重量百分比為5.35%Cu,0.75%Mg,1.2%Ag,0.60%Mn,0.30°/。Zr,0.30%Sc,其余為Al。合金的抗拉強度至少為室溫"430MPa,300"C^223MPa,伸長率至少為5.5%。添加0.60%Se形成的鑄造耐熱鋁合金,其組份及重量百分比為6.0%Cu,1.0%Mg,0.82%Ag,0.38%Mn,0.15%Zr,0.60%Sc,其余為Al。合金的抗拉強度<jb至少為室溫~410MPa,300"~"203MPa,伸長率至少為4.5%。與現有技術相比,本發明的優點在于本發明具有實質性特點和顯著效果,本發明是在現有的鋁銅鎂銀系合金中添加微量稀土鈧,利用微量鈧的作用使鋁銅鎂銀系合金的原始鑄態組織得到細化。得到細化的鑄態組織通過進一步的固溶時效處理,以獲得較好的組織,提髙了鑄造合金的總體強度和中溫耐熱性能,使其性能處于最佳狀態,合金的性能明顯超過傳統的ZL201與242.0鑄造鋁合金。圖l:本發明實施例l合金的鑄態組織照片;圖2:本發明實施例2合金的鑄態組織照片;圖3:本發明實施例3合金的鑄態組織照片圖4:本發明實施例4合金的鑄態組織照片;具體實施例方式結合本發明的方法提供以下實例本發明的實施例是在鋁銅鎂銀系合金(Cu:4~8%,Mg:0.4~1.5%,Ag:0.3~1.5%,Mn:0.3~0.6%,Zr:0.05~0.30%,Sc:0.05~0,60%,余量為A1。)配料中添加不同含量的鈧,其成分不同于ZL201鑄造鋁合金與242.0鑄造鋁合金(如表1和2所示)。合金采用中頻感應電阻爐熔煉,并用C2Cl6進行精練,通過鐵模澆鑄成圓坯,鑄錠先經過均勻化處理,再固溶淬火,隨后進行時效處理。室溫和中溫抗拉強度明顯高于ZL201與242.0合金(表3和4所示)。具體實施例說明如下實施例l在鋁銅鎂銀合金中添加0.05%Sc,合金配料(原料為A00純鋁、Al-50Cu中間合金、2號工業純鎂、99.9n/o的白銀、Al-10Mn中間合金、A14Zr中間合金,Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應電阻爐中熔煉,并用C2Cl6進行精練處理,經過靜置、扒渣,通過鐵模澆鑄成圓坯,460"C均勻化處理,然后在535*0固溶淬火,再在200匸進行人工時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.1%Cu,0.85%Mg,0.50%Ag,0.45%Mn,0.20%Zr,0.05°/oSc,其余為Al。合金的抗拉強度Ob:室溫2350MPa,300"C^170MPa。實施例2在鋁銅鎂銀合金中添加0.30%Sc,合金配料(原料為AOO純鋁、Al-50Cu中間合金、2號工業純鎂、99.9。/。的白銀、Al-10Mn中間合金、Al-4Zr中間合金,Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應電阻爐中熔煉,并用C2Cl6進行精練處理,經過靜置、扒渣,通過鐵模澆鑄成圓坯,50(TC均勻化處理,然后在525^C固溶淬火后,再在185匸進行人工時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.35%Cu,0.750/oMg,1.2%Ag,0.60%Mn,0.30%Zr,0.30%Sc,其余為Al。合金的抗拉強度db:室溫2430MPa,300X^220MPa。實施例3在鋁銅鎂銀合金中添加0.60°/。Sc,合金配料(原料為AOO純鋁、Al-50Cu中間合金、2號工業純鎂、99.9%的白銀、AMOMn中間合金、Al-4Zr中間合金,Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應電阻爐中熔煉,并用C2Clfi進行精練處理,經過靜置、扒渣,通過鐵模澆鑄成圓坯,480"C均勻化處理,然后在515"C固溶淬火后,再在150匸進行人工時效處理。合金的組份及其重量百分比為6.0%Cu,1.0%Mg,0.8%Ag,0.38%Mn,0.15%Zr,0.60%Sc,其余為Al。合金的抗拉強度Ob:室溫^410MPa,300"C^200MPa。實施例4在鋁銅鎂銀合金中添加0.01/。Sc,合金配料(原料為AOO純鋁、Al-50Cu中間合金、2號工業純鎂、99.9c/o的白銀、Al-10Mn中間合金、Al-4Zr中間合金,Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應電阻爐中熔煉,并用C2Cl6進行精練處理,經過靜置、扒渣,通過鐵模澆鑄成圓坯,4卯"均勻化處理,然后在51(TC固溶淬火后,再在165"進行人工時效處理。合金的組份及其重量百分比為4.5%Cu,0.40%Mg,0.32%Ag,0.20°/oMn,0.10%Zr,0.01°/oSc,其余為Al。合金的抗拉強度Ob:室船335MPa,300X^110MPa。表1本發明合金的主要化學成分(重量百分比)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種含鈧鑄造耐熱鋁合金,含有Cu、Mg、Ag、Mn、Zr,其特征在于,還含有稀土Sc,各組份的重量百分比為Cu4~6.5%,Mg0.4~1.5%,Ag0.3~1.5%,Mn0.3~0.6%,Zr0.05~0.30%,Sc0.05~0.60%,余量為Al。2、根據權利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金,其特征是,各組份的重量百分比為5.1%Cu,0.85%Mg,0.50%Ag,0.45%Mn,0.20%Zr,0.05%Sc,其余為Al。3、根據權利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金,其特征是,各組份的重量百分比為5.35%Cu,0.75%Mg,1.2%Ag,0.60%Mn,0.30%Zr,0.30%Sc,其余為Al。4、根據權利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金,其特征是,各組份的重量百分比為6.0%Cu,1.00/oMg,0.82%Ag,0.38%Mn,0.15%Zr,0.60%Sc,其余為Al。5、權利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金的制備方法,其特征是Cu:4~6.5%,Mg:0.4~1.5%,Ag:0.3~1.5%,Mn:0.3~0.60/o,Zr:0.05~0.30%,Sc:0.05~0.60%,余量為Al;將合金按上述比例配料,熔煉澆鑄,鑄錠經45(M00"均勻化處理,在515~535"固溶,150~200"人工時效處理。全文摘要本發明涉及一種含鈧鑄造耐熱鋁合金,屬于鑄造鋁合金材料領域。本發明具體組份及其重量百分比為Cu4~6.5%,Mg0.4~1.5%,Ag0.3~1.5%,Mn0.3~0.6%,Zr0.05~0.30%,Sc0.05~0.60%,余量為Al。本發明的方法與現有的Al-Cu系鑄造鋁合金制備方法相比,改善了鑄造性能,大幅度提高了中溫機械性能。文檔編號C22C21/12GK101186987SQ20071003607公開日2008年5月28日申請日期2007年11月7日優先權日2007年11月7日發明者楊太華,肖代紅申請人:中南大學