[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)Al-Cu-Mg-Ce變形鋁合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510411696.1
• 申請日: 2015-07-07
• 公開（公告）號: CN104946944B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鋒;陳立佳;車欣;楊林;吳偉;張思倩;張浩宇
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材質(zhì)制備領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)Al-Cu-Mg-Ce變形鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鋁合金由于具有密度低、較高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)異的成型性能等優(yōu)點(diǎn)，因而在航空航天、交通運(yùn)輸和機(jī)械制造等行業(yè)領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的鋁合金結(jié)構(gòu)件大都采用鑄造方法生產(chǎn)。但是，由于鑄造過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)鑄造缺陷等問題，嚴(yán)重降低生產(chǎn)率，以及鑄造鋁合金較差的力學(xué)性能，大大限制了鋁合金應(yīng)用的發(fā)展。與鑄造鋁合金相比，變形鋁合金具有更高的強(qiáng)度、更好的塑性以及更多樣化的規(guī)格，在拓寬鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域方面具有極大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的Al-Cu-Mg系鋁合金，作為高強(qiáng)度變形鋁合金，受到了較為廣泛的應(yīng)用，但其在力學(xué)性能方面已經(jīng)難以滿足日益嚴(yán)格的工藝要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對傳統(tǒng)變形Al-Cu-Mg合金性能的不足的問題，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)Al-Cu-Mg-Ce變形鋁合金及其制備方法，通過在Al-Cu-Mg系合金的基礎(chǔ)上加入稀土元素鈰(Ce)，改善合金的韌性，并結(jié)合擠壓后的時效處理，進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度，以更好地滿足上述工業(yè)領(lǐng)域的需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種高強(qiáng)Al-Cu-Mg-Ce變形鋁合金，包含以下重量百分比的組分：

Cu 4.3～4.5％；Mg 0.2～0.6％；Ce 0.1～0.3％；Al余量。

為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)Al-Cu-Mg-Ce變形鋁合金的制備方法，包括如下步驟：

S1、按質(zhì)量百分比取工業(yè)純鋁93.4～95.0％、純銅4.3～4.5％和純鎂4.2～4.6％，其中，純鎂燒損率按4％計算，預(yù)熱到100～200℃并放入坩堝電阻爐中熔化，當(dāng)熔體溫度達(dá)到740℃時，稱取0.5％～1.5％的Al-Ce中間合金加入到Al-Cu-Mg合金熔體中，輕微攪拌合金液，以確保合金元素的均勻分布，當(dāng)固料全部熔化后，將合金熔體靜置10分鐘，澆入金屬模具中，得鋁合金鑄錠；

S2、將所得的鋁合金鑄錠在400～430℃溫度區(qū)間內(nèi)預(yù)熱2個小時后，加入已預(yù)熱至430～440℃的擠壓模具內(nèi)，擠壓成棒材。

其中，所述步驟S2中的擠壓溫度為460℃，擠壓速率為2mm/s，擠壓比為110∶1。

其中，所述Al-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分比為20％。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的Al-Cu-Mg-Ce系變形鋁合金，在獲得高韌性的同時，也確保了合金具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。由于選擇了稀土元素Ce，在實(shí)現(xiàn)微合金化的同時可得到最佳的韌化效果，并可以最大限度地減少由于合金化而產(chǎn)生的雜質(zhì)和夾雜；由于采用Al-Ce中間合金的形式加入Ce元素，確保了合金成分的精確控制，使得該合金的制備工藝通用性強(qiáng)，操作簡單。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

以下實(shí)施例中，擠壓溫度為460℃，擠壓速率為2mm/s，擠壓比為110∶1；所使用的Al-Ce中間合金中Ce的質(zhì)量百分比為20％

實(shí)施例1

S1、按質(zhì)量百分比取工業(yè)純鋁95.0％、純銅4.3％和純鎂4.2％，其中，純鎂燒損率按4％計算，預(yù)熱到100℃并放入坩堝電阻爐中熔化，當(dāng)熔體溫度達(dá)到740℃時，稱取0.5％的Al-Ce中間合金加入到Al-Cu-Mg合金熔體中，輕微攪拌合金液，以確保合金元素的均勻分布，當(dāng)固料全部熔化后，將合金熔體靜置10分鐘，澆入金屬模具中，得鋁合金鑄錠；

S2、將所得的鋁合金鑄錠在400℃溫度區(qū)間內(nèi)預(yù)熱2個小時后，加入已預(yù)熱至430℃的擠壓模具內(nèi)，擠壓成棒材。

實(shí)施例2

S1、按質(zhì)量百分比取工業(yè)純鋁93.4％、純銅4.5％和純鎂4.6％，其中，純鎂燒損率按4％計算，預(yù)熱到200℃并放入坩堝電阻爐中熔化，當(dāng)熔體溫度達(dá)到740℃時，稱取1.5％的Al-Ce中間合金加入到Al-Cu-Mg合金熔體中，輕微攪拌合金液，以確保合金元素的均勻分布，當(dāng)固料全部熔化后，將合金熔體靜置10分鐘，澆入金屬模具中，得鋁合金鑄錠；

S2、將所得的鋁合金鑄錠在430℃溫度區(qū)間內(nèi)預(yù)熱2個小時后，加入已預(yù)熱至440℃的擠壓模具內(nèi)，擠壓成棒材。

實(shí)施例3