[發明專利]一種Co-RE高強耐熱鋁合金材料

無效

• 申請號: 201110159815.0
• 申請日: 2011-06-14
• 公開（公告）號: CN102828091A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 李瑞師
• 申請（專利權）人: 湖南創元新材料有限公司
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋁合金材料，特別涉及一種高強耐熱鋁合金材料。

背景技術

隨著國民經濟和國防現代化建設的發展，鋁合金作為輕質材料在各個領域中的應用范圍越來越廣，特別是在航空航天、船艦、石油化工、交通運輸、電力、電子、建筑等領域，對鋁合金材料具有高強耐熱性能的需求越來越迫切。世界上鋁合金主要有Al-Cu、Al-Si、Al-Mg等幾個系列，其中Al-Cu系合金由于具有密度小、比強度高等特點，同時還具有良好的切削加工性能和耐熱性能，主要用作承受較大載荷的結構件和耐熱零件。以上幾種系列的合金中，大部分的強度都低于400MPa，在250℃以上的高溫條件下，瞬時強度一般都低于200Mpa，持久強度低于100MPa。

其中Al-Cu系中的幾個牌號的鋁合金強度大于400MPa，但該系合金的鑄造性能差。已公開的文獻“Sc在鋁合金中的微合金化作用機理”中，描述了微量Sc在鋁銅系合金中的作用，Sc具有固溶-沉淀強化、彌散強化及晶界強化作用，可抑制高強度鋁銅合金的熱裂傾向的作用，提高鋁合金的耐腐蝕性能；但將鈧加入熱處理可強化的鋁銅合金中，在臨界成分下生成W相，對合金的綜合性能有損害作用，且鈧屬于貴重金屬，Al-Cu-Sc系鋁合金制造成本高。

目前研制的幾種2XXX系鋁合金材料中，添加了多種微合金化元素及稀土元素，微合金化元素如：Mn、Zr、Cd、Ti、Cr等，此種鋁合金具有較高的抗拉強度和延伸率，但此類鋁合金存在的缺陷為鋁合金材料的熱裂傾向大，鑄造性能差。

由此，研制出一種具有高強耐熱、熱裂傾向小、延伸率高、成本低等特點的鋁合金材料具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種Co-RE高強耐熱鋁合金材料，該鋁合金材料具有強度高，耐熱性好，熱裂傾向小、延伸率高、成本低的特點。

本發明的技術方案是：

Co-RE高強耐熱鋁合金材料的成分及重量百分比如下：

Cu：4.5-5.8％；Mn：0.9-1.4％；Cd：0.05-0.1％；Ti：0.2-0.3％；B：0.12-0.14％；Zr：0.05-0.2％；Co：0.65-0.75％；稀土元素RE：1.2-3.0％；其余為Al。

進一步地，所述稀土元素RE包括La、Ce、Pr、Nd、Er和Y中的一種或一種以上的混合稀土元素。

進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu：4.5-5.0％；Mn：0.9-1.2％；Cd：0.05-0.07％；Ti：0.2-0.25％；B：0.12-0.13％；Zr：0.05-0.1％；Co：0.65-0.7％；稀土元素RE：1.2-2.0％；其余為Al。

進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu：5.0-5.5％；Mn：1.0-1.4％；Cd：0.06-0.08％；Ti：0.25-0.3％；B：0.13-0.14％；Zr：0.12-0.16％；Co：0.7-0.75％；稀土元素RE：1.5-2.5％；其余為Al。

進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu：5.5-5.8％；Mn：1.2-1.3％；Cd：0.08-0.1％；Ti：0.26-0.28％；B：0.12-0.13％；Zr：0.16-0.2％；Co：0.68-0.72％；稀土元素RE：2.5-3.0％；其余為Al。

本發明提供的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，以Cu、Mn、稀土元素為主要的合金元素，以Cd、Ti、B、Zr、Co為多元微合金元素，具有以下優點：

1、高強耐熱性：本發明鋁合金材料選用Cu的范圍為1.5-3.5％，稀土元素的范圍為0.4-0.9％，稀土元素化學性質比較活潑，可以和許多元素形成金屬間化合物，具有很高的熱穩定性；Cu和稀土素成比例加入，以補償形成稀土化合物而造成的基體溶質元素的貧乏，從而在不降低常溫強度的條件下，改善合金的高溫性能；同時添加一定比例的與稀土元素形成穩定的、難熔金屬化合物的Mn、Zr、Co元素，進一步提高合金的再結晶溫度、細化再結晶晶粒的作用，使鋁合金基體和晶界同時得到強化，Co具有阻礙晶粒錯位，阻止晶粒滑移的作用，從而具有優良的高溫和常溫綜合機械性能。

2、減少熱裂傾向：合金中Cu含量大，形成富Cu相，富Cu相作為高熔點細晶彌散相以金屬化合物形態彌散分布于晶界，在熔體結晶時有效抵消了晶粒內富Cu溶質因過飽和度急劇升高而形成的向晶界擴散的強烈傾向，從而減緩了結晶時的結構應力，減少了鋁合金材料的熱裂傾向，使鋁合金鑄造性能好。