[發明專利]一種鋁銅合金材料及其鑄造、熱處理工藝

有效

• 申請號: 200710190526.0
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101205582A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 胡德云;蔡偉東
• 申請（專利權）人: 胡德云
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/03;C22C1/06;B22D21/04;C22F1/057
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳其霞

技術領域

本發明屬于一種鋁合金材料，確切地說是一種鋁銅合金材料及其鑄造、熱處理工藝。

技術背景

目前真空成型模具主體的材料大都使用ZL401合金材料，ZL401是屬于Al-Zn系合金，由于合金中鋅的含量較多，因此密度較大，耐蝕性差，鑄造性差，具體表現為熱裂傾向大，流動性差，因此該材料在鑄造及使用過程中會出現砂眼、氣孔、縮松缺陷，而且這些缺陷是在加工后才能發現，給加工成本和制造周期帶來很大的負面影響，我們結合ZL401的材料特性以及對它的成分進行分析，通過改變材料成分，研制出鋁銅合金這種材料，并通過熱處理對材料進行組織變化，達到消除缺陷，增加材料的機械性能，并改善材料的表面粗糙度。

由于銅在鋁中有較大的固溶度，且隨溫度改變而變化，因此在鋁銅合金材料中，降低鋅的含量，增加銅的含量，通過固溶強化和時效強化提高機械強度；在鋁銅合金材料中加入鎂能夠提高切削加工性，同時在鋁中加入銅和鎂能夠形成強化相，在時效時能發揮強化作用；另外，添加適量的鈦可獲得顯著的晶粒細化的效果，從而使鋁銅合金材料獲得更良好的性能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有鋁合金材料的缺陷，給人們提供一種具有較高的強度，優異的塑性，良好的流動性且具有良好的熱處理性、切削加工性和拋光性的鋁銅合金材料及其鑄造、熱處理工藝。

本發明的技術方案：

本發明它是采用純鋁、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鈦合金為原材料，經鑄造、熱處理制成，其組分的重量份為：純鋁75～88，鋁銅合金6～12，鋁鎂合金2～7，鋁鈦合金4～8。

采用的純鋁的規格為含鋁量≥99％，鋁銅合金的規格為含銅量40～60％，鋁鎂合金的規格為含鎂量5～15％，鋁鈦合金的規格為含鈦量5～10％。

本發明的鑄造、熱處理工藝，包括下述步驟：

(1)鑄造：

a、將純鋁和鋁鈦合金按上述比例在室溫下裝入石墨坩堝電阻爐中熔煉，當溫度升至720℃時加入鋁銅合金繼續熔煉；

b、將上述石墨坩堝電阻爐中熔煉溫度升至720～740℃時再加入爐內溶液總量2～2.5％的精煉劑進行除氣除渣，時間為6～10min；

c、加入上述爐內溶液總量3～5％的覆蓋劑再按比例加入鋁鎂合金，4～6min后將爐內溶液攪拌均勻澆入預先制作好的砂型中，經冷卻、落砂、清理即制成鑄件備用；

(2)熱處理：

a、將上述鑄件切割成條形塊；

b、將條形塊鑄件放入溫度為520～530℃的電阻爐內加熱8小時后經室溫水淬、冷卻，再放入電阻爐內加熱至300～370℃保溫4～8小時，出爐即得本鋁銅合金材料。

所述的覆蓋劑由60％的光鹵石和40％的氟化鈣組成。

本發明的效果

1、由于銅在鋁中有較大的固溶度，且隨溫度改變而變化，通過固溶強化和時效強化提高機械強度，同時獲得抗拉強度為σ_b385Mpa，伸長率為8％的良好的性能，因此使本發明的鋁銅合金材料同時具有較高的強度、優異的塑性、良好的流動性，鑄造后不易出現砂眼、氣孔、縮松等缺陷。

2、具有良好的熱處理性，因為銅原子與空位之間存在一定的結合能，即銅原子與空位結合在一起，使空位能夠穩定地處于固溶體中，不易向缺陷地帶遷移。在正常情況下，對鑄造的模芯在520℃-530℃的爐內加熱8小時，水淬，冷卻后在爐內加熱到300℃-370℃保溫4-8小時，熱處理后的鑄件通過組織變化，消除內部各種應力，使內部組織更加細密，布氏硬度為HB105，使用過程中磨損小，更適合于冰箱內膽和汽車內飾件的成型。

3、具有良好的切削加工性，鎂合金具有優良的切削加工性能，其切削速度大大高于其他金屬，鋁銅合金的硬度比鋼材低，更利于切削加工，對刀具的磨損小。

4、具有良好的拋光性，向鋁及其合金中添加適量的鈦可獲得顯著的晶粒細化的效果，鑄鋁件通過機加工及表面鉗工修整后，對表面進行粗拋和精拋，能達到鏡面的效果。

具體實施方式

實施例1：