一種Al-Cu-Mg-Mn系高強耐熱鋁合金型材及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種Al-Cu-Mg-Zr系高強耐熱鋁合金型材及其制造方法，該合金中各元素的質量百分含量為：Cu3.5-4.2%、Mg0.3-0.4%、Zr0.3-0.4%、Mn0.2-0.3%、Mo0.08-0.12%、Ni0.03-0.05%、Ti0.04-0.08、V0.02-0.03%、B0.03-0.04%、Fe0.02-0.03、Ce0.04-0.07%、Er0.03-0.05%、Nd0.05-0.08%，余量為Al。本發明制得的鋁合金，不僅強度高，且耐熱性好，不易變形，可以較高溫度下長期使用。
【專利說明】—種Al-Cu-Mg-Mn系高強耐熱鋁合金型材及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種Al-Cu-Mg-Mn系高強耐熱鋁合金型材及其制造方法，屬于鋁合金材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]Al-Cu-Mg系合金因具有中等強度及耐高溫性能，該合金主要用于不超過100°C的工作環境，當超過此溫度時，由于其強化相發生粗化而使性能顯著下降，因此，需要開發一種新的Al-Cu-Mg系高強耐熱鋁合金以滿足更高溫度要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種Al-Cu-Mg-Mn系高強耐熱鋁合金型材的生產工藝，改善合金的高溫力學性能。
[0004]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
一種Al-Cu-Mg-Zr系高強耐熱鋁合金型材，其各元素按質量百分比組成為:Cu
3.5-4.2%、Mg 0.3-0.4%、Zr 0.3-0.4%、Mn 0.2-0.3%、Mo 0.08-0.12%、Ni 0.03-0.05%、Ti
0.04-0.08,V 0.02-0.03%,B 0.03-0.04%,Fe 0.02-0.03,Ce 0.04-0.07%,Er 0.03-0.05%、Nd 0.05-0.08%，余量為 Al。
[0005]Al-Cu-Mg-Zr系高強耐熱鋁合金型材的制造方法:按上述合金成分將配好的爐料投入熔煉爐，加熱至740-760°C，待金屬全部熔化，攪拌25-35分鐘，檢測合金成分并調整；然后加入精煉劑進行精煉，精煉溫度為720`-740°C，精煉時間為15-20分鐘，精煉完畢后靜置20-30分鐘，扒渣后開始澆鑄，鑄造溫度為705-715°C，鑄造速度為70-80mm/min，冷卻水流量為1600-1800 L/min ;將合金鑄錠先以80_90°C/h升溫至160_180°C，保溫3-4小時，再以60-80°C /h升溫至310-330°C，保溫2-3小時，再以40_50°C /h升溫至420_440°C，保溫
6-8小時，然后再以35-45°C /h升溫至510-530°C，保溫10-15小時，最后以200-250°C /h的冷卻速度迅速降至室溫；然后將鑄錠加熱至450-470°C，用擠壓機擠壓成型，擠壓速率為6-10m/min ;將擠壓成型后的鋁合金型材以150_180°C /h升溫至530_540°C，保溫40-60分鐘；再以300-330°C /h降溫至160-190°C，保溫1_2小時，然后放入0_3°C冰鹽水中迅速降至50°C以下；然后將從鹽水中取出的鋁合金型材先以70-80°C /h升溫至160-180°C，保溫1-2小時；再以50-60°C /h降溫至60-70°C，保溫60-70小時，最后以40_50°C /h升溫至160-180°C，保溫10-15小時，即得本發明鋁合金型材。
[0006]所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量份的原料:氯化鉀5-10、氯化鈉8-12、氟化鋁5-10、氮化鎂8-12、硼化鈦4_8、冰晶石10-15、硅灰石4_8、膨潤土 3-5 ；b.將上述冰晶石、硅灰石、膨潤土粉碎過300-400目篩，混合均勻后，加入2-3%的氮化鋁、
0.5-1%的雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯、1-2%的納米碳、1-1.5%的硬脂酸鋅，2000-3000rpm高速攪拌10_15min，取出烘干，在1200-1600°C下煅燒2_3h，然后水淬冷卻，研碎，待用；c.將其余各原料加熱至750-800°C，待其全部熔融后，澄清l_2h，將上面的澄清液倒入水中冷淬，得到破碎的顆粒，研細過200-400目篩，待用；d.將步驟b、c得到的物料混合攪拌即得所述精煉劑。
[0007]本發明的有益效果:
本發明在高Cu/Mg比例的Al-Cu-Mg中加入微量Zr、Mn等元素,使合金析出一種新的時效強化相，可以改善合金的高溫力學性能以及熱穩定性；本發明多級時效處理時能夠改善強化相在晶界的分布，從而提高合金的強度和伸長率。本發明制得的鋁合金，不僅強度高，且耐熱性好，不易變形，可以較高溫度下長期使用。
【具體實施方式】
[0008]一種Al-Cu-Mg-Zr系高強耐熱鋁合金型材，其各元素按質量百分比組成為:Cu
3.5-4.2%、Mg 0.3-0.4%、Zr 0.3-0.4%、Mn 0.2-0.3%、Mo 0.08-0.12%、Ni 0.03-0.05%、Ti0.04-0.08, V 0.02-0.03%,B 0.03-0.04%,Fe 0.02-0.03,Ce 0.04-0.07%,Er 0.03-0.05%、Nd 0.05-0.08%，余量為 Al。
[0009]Al-Cu-Mg-Zr系高強耐熱鋁合金型材的制造方法:按上述合金成分將配好的爐料投入熔煉爐，加熱至750°C，待金屬全部熔化，攪拌30分鐘，檢測合金成分并調整；然后加入精煉劑進行精煉，精煉溫度為735°C，精煉時間為18分鐘，精煉完畢后靜置25分鐘，扒渣后開始澆鑄，鑄造溫度為710°C，鑄造速度為75mm/min，冷卻水流量為1750L/min ;將合金鑄錠先以85°C /h升溫至170°C，保溫3小時，再以70°C /h升溫至320°C，保溫2小時，再以50°C /h升溫至430°C，保溫7小時，然后再以40°C /h升溫至520°C，保溫12小時，最后以240°C /h的冷卻速度迅速降至室溫；然后將鑄錠加熱至460°C，用擠壓機擠壓成型，擠壓速率為Sm/min ;將擠壓成型后的鋁合金型材以160°C /h升溫至530°C，保溫60分鐘；再以320°C /h降溫至175°C，保溫1.5小時，然后放入1°C冰鹽水中迅速降至50°C以下；然后將從鹽水中取出的鋁合金型材先以70°C /`h升溫至180°C，保溫I小時；再以60°C /h降溫至70°C，保溫60小時，最后以45°C /h升溫至180°C，保溫10小時，即得本發明鋁合金型材。
[0010]所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量(kg)的原料:氯化鉀8、氯化鈉10、氟化鋁6、氮化鎂10、硼化鈦6、冰晶石12、硅灰石6、膨潤土 4 ；b.將上述冰晶石、硅灰石、膨潤土粉碎過300目篩，混合均勻后，加入2%的氮化鋁、0.6%的雙(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撐鈦酸酯、1%的納米碳、1%的硬脂酸鋅，2000rpm高速攪拌15min，取出烘干，在1350°C下煅燒2h，然后水淬冷卻，研碎，待用；c.將其余各原料加熱至780°C，待其全部熔融后，澄清lh，將上面的澄清液倒入水中冷淬，得到破碎的顆粒，研細過300目篩，待用；d.將步驟b、c得到的物料混合攪拌即得所述精煉劑。
[0011]經檢驗力學性能為:抗拉強度589Mpa，屈服強度為465Mpa，伸長率為13.2%。
【權利要求】
1.一種Al-Cu-Mg-Zr系高強耐熱鋁合金型材，其特征在于:其各元素按質量百分比組成為:Cu 3.5-4.2%、Mg 0.3-0.4%、Zr 0.3-0.4%、Mn 0.2-0.3%、Mo 0.08-0.12%、Ni0.03-0.05%,Ti 0.04-0.08,V 0.02-0.03%,B 0.03-0.04%,Fe 0.02-0.03,Ce 0.04-0.07%、Er 0.03-0.05%、Nd 0.05-0.08%,余量為 Al。
2.如權利要求1所述的Al-Cu-Mg-Zr系高強耐熱鋁合金型材的制造方法，其特征在于:按上述合金成分將配好的爐料投入熔煉爐，加熱至740-760°C，待金屬全部熔化，攪拌25-35分鐘，檢測合金成分并調整；然后加入精煉劑進行精煉，精煉溫度為720-740°C，精煉時間為15-20分鐘，精煉完畢后靜置20-30分鐘，扒渣后開始澆鑄，鑄造溫度為705-715°C，鑄造速度為70-80mm/min，冷卻水流量為1600-1800 L/min ;將合金鑄錠先以80_90°C /h升溫至160-180°C，保溫3-4小時，再以60-80°C /h升溫至310_330°C，保溫2_3小時，再以40-50°C /h升溫至420-440°C，保溫6-8小時，然后再以35-45°C /h升溫至510_530°C，保溫10-15小時，最后以200-250 °C /h的冷卻速度迅速降至室溫；然后將鑄錠加熱至450-470°C，用擠壓機擠壓成型，擠壓速率為6-10m/min ;將擠壓成型后的鋁合金型材以150-1800C /h 升溫至 530-540°C，保溫 40-60 分鐘；再以 300-330°C /h 降溫至 160-190。。，保溫1-2小時，然后放入0-3°C冰鹽水中迅速降至50°C以下；然后將從鹽水中取出的鋁合金型材先以70-800C /h 升溫至160-180°C，保溫1-2小時；再以50-60°C /h降溫至60-70。。，保溫60-70小時，最后以40-50°C /h升溫至160-180°C，保溫10-15小時，即得本發明鋁合金型材。
【文檔編號】C22C21/16GK103484739SQ201310348509
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】徐興洪 申請人:安徽盛達前亮鋁業有限公司