[發(fā)明專利]一種改善2618鋁合金顯微組織的合金制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210567413.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN103014391A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建華;劉婷婷;蘇旭平;劉亞;吳長軍;涂浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C21/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種改善2618鋁合金顯微組織的合金制備方法，包括細(xì)化2618鋁合金鑄態(tài)晶粒組織和改善鑄態(tài)組織形貌。

背景技術(shù)

2618鋁合金屬于Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁，人工時(shí)效過程析出的半共格的S`(Al₂CuMg)相是該合金的主要強(qiáng)化相，少量同比例的Fe、Ni的加入能形成金屬間化合物如Al₉FeNi，有效地控制了晶粒的尺寸和位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步提高了該合金的室溫和高溫性能，廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)以及航空、航天等領(lǐng)域。

隨著科學(xué)技術(shù)和航空事業(yè)的發(fā)展對(duì)2618鋁合金的組織和性能提出了更高的要求，而熔鑄出具有細(xì)小等軸晶粒組織的合金是提高該合金室溫以及較高溫度下使用性能的關(guān)鍵之一；細(xì)化鋁合金基體晶粒的方法主要可分為兩種：一是通過控制和調(diào)節(jié)合金成分、冷卻速度、澆注溫度來達(dá)到細(xì)化晶粒的目的即凝固細(xì)晶；二是通過添加形核劑或微合金化的方法引入大量外來異質(zhì)的形核質(zhì)點(diǎn)來得到細(xì)小的晶粒即變質(zhì)細(xì)晶；凝固細(xì)晶通常通常要借助于一定外加的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械場(chǎng)的作用，對(duì)設(shè)備要求較高，成本增加；而變質(zhì)細(xì)晶對(duì)變質(zhì)劑的加入量，熔體溫度通常有嚴(yán)格的要求和控制，不但增加成本且工藝復(fù)雜，甚至?xí)驗(yàn)橥鈦碣|(zhì)點(diǎn)的加入帶來夾雜物顆粒，若控制不當(dāng)將嚴(yán)重惡化合金的性能；專利申請(qǐng)人曾經(jīng)將Al-90Cu合金粉加入壓鑄鋅合金中形成增強(qiáng)相，從而制備出具有良好綜合性能的鋅合金基復(fù)合材料。

在采用熔鑄法制備鋁合金時(shí)，傳統(tǒng)的方法是以各種中間合金的形式加入所需要的合金元素；由于中間合金中金屬間化合物呈比較粗大的形態(tài)，且有較大的成分偏析，因此采用這種中間合金熔制鋁合金時(shí)將會(huì)產(chǎn)生不良的組織遺傳性，使得到的鋁合金組織中枝晶比較發(fā)達(dá)、晶粒比較粗大；為此，尋找一種新的中間合金的加入方法取代傳統(tǒng)的中間合金加入方法，在保證2618鋁合金的主要成分基礎(chǔ)上、制備出鑄態(tài)晶粒組織細(xì)小的2618鋁合金，具有很重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，也是鋁合金制備方法上的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容

2618鋁合金熔鑄過程中使用的普通Al-Cu中間合金存在金屬間化合物粗大，成分偏析較大的問題；因此，采用這種中間合金熔制2618鋁合金時(shí)將會(huì)產(chǎn)生不良的組織遺傳性，使該鋁合金鑄態(tài)組織枝晶發(fā)達(dá)、晶粒比較粗大。

本發(fā)明中使用Al-90Cu合金粉代傳統(tǒng)鑄造時(shí)使用的普通Al-Cu中間合金，由于合金粉末是采用霧化制粉的方法制備的，因此中間合金組織非常細(xì)小，成分非常均勻，采用這種中間合金制備2618合金將得到很好的效果。

本發(fā)明采用的Al-Cu合金粉末的顆粒尺寸為100目，控制其加入量使2618合金中Cu元素的含量為1.9-2.5wt.%；將合金粉加入鋁合金液后嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間在60S以內(nèi)，使其剛好融化時(shí)便在2618合金的液相線溫度以上20-40℃進(jìn)行鑄造，可使2618鋁合金基體晶粒尺寸控制在15-20um，且其鑄造組織由原來的粗大枝晶變?yōu)橼呌诘容S的均勻組織，大部分枝晶消失。

該發(fā)明的原理是：采用Al-90Cu合金粉末替代Al-Cu中間合金錠加入鋁合金熔體中，在保證2618鋁合金成分不變的的基礎(chǔ)上、引入了大量的微型粉末起到微型冷鐵的作用；由于粉末微型冷鐵在溶解過程中造成了較大成分起伏和溫度起伏，能促進(jìn)大量結(jié)晶核心的形成、減少樹枝晶的形成，最終達(dá)到細(xì)化鋁合金鑄件凝固組織的目的。

本發(fā)明的目的是，提出一種改善2618鋁合金顯微組織的合金制備方法以解決傳統(tǒng)細(xì)晶鑄造時(shí)對(duì)外加場(chǎng)的依賴以及變質(zhì)劑的加入帶來的不必要的外來夾雜顆粒問題，也可以避免采用普通中間合金存在的粗大組織和成分偏析的不良遺傳性問題，旨在提供一種晶粒細(xì)化效果好、作用快、操作方便的改善2618鋁合金顯微組織的合金制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：向鋁合金熔體中加入一定量潤濕性好的Al-90Cu（Al-90wt%Cu）合金粉末以替代傳統(tǒng)鑄造過程中使用的Al-Cu中間合金，通過嚴(yán)格控制鋁合金液溫度和攪拌時(shí)間，使粉末剛剛?cè)芙鈺r(shí)立即對(duì)其進(jìn)行近液相線鑄造，以得到晶粒細(xì)小、枝晶減少的2618鋁合金。

一種改善2618鋁合金顯微組織的合金制備方法，包括如下步驟：

A．采用坩堝電阻爐預(yù)熱石墨坩堝至紅熱狀態(tài)，然后升溫至720-750℃將工業(yè)純鋁、Al-10wt.%Fe、Al-10wt.%Ni及Al-25wt.%Mg中間合金完全熔化。

B．?dāng)嚢韬辖鹨翰⒃诤辖鹨罕砻婕欲}類覆蓋劑防止氧化燒損，凈化精煉熔體、靜置，直至控制熔體溫度在液相線以上30-50℃。