[發明專利]一種含Mo?Be耐熱鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201510859285.9
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN105441757B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 李明偉;楊紹斌;孟媛媛;王鳴
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/057
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于金屬材料工程領域，特別涉及一種含Mo-Be耐熱鋁合金及其制備方法。

背景技術

目前，鋁及鋁合金是僅次于鋼鐵的金屬材料，廣泛應用于建筑、能源、運輸、航空航天等領域。鋁及鋁合金材料的應用及其研究也得到了迅猛發展，各種鋁合金被廣泛的應用。

耐熱鋁銅合金在鑄造過程中存在熱裂傾向大的問題，其主要原因是在于合金主元素Cu成分范圍為了達到最大的強化效果，通常選擇在4.5～5.5％的范圍內，合金結晶溫度范圍較寬，鑄造凝固時為具有各向異性的枝晶發育提供了充分條件，在凝固后期形成強大的內部收縮應力，故而收縮熱裂傾向大。

耐熱鋁合金領域研究中還存在著高溫瞬時強度和高溫持久強偏低的問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種含Mo-Be耐熱鋁合金及其制備方法，目的是獲得更高強度和耐熱性的新型鋁銅合金。

本發明含Mo-Be耐熱鋁合金，其化學成分按照質量百分比為：Cu：6～7％，Mn：0.5～0.7％，Ni：0.5～0.7％，Cr：0.3～0.4％，Be：0.3～0.4％，Mo：0.3～0.4％，V：0.2～0.3％，Ti：0.15～0.25％，B：0.01～0.015％，Ce：2.5～3％，La：1.5～2％，余量為Al和不可避免的雜質。

本發明的含Mo-Be耐熱鋁合金，在250℃的高溫瞬時抗拉強度為260～270MPa；本發明的含Mo-Be耐熱鋁合金，在200℃條件下加熱200小時的抗拉強度為233～238MPa；本發明的含Mo-Be耐熱鋁合金，在250℃條件下加熱200小時的抗拉強度為187～195MPa。

本發明的含Mo-Be耐熱鋁合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，熔煉：

將鋁鉻中間合金放入坩堝，加熱至920～930℃，待其完全熔化后，將爐溫降到780～800℃；

按設定的合金成分，加入鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、鋁鈹中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鉬中間合金、鋁釩中間合金、鋁鈦硼中間合金、鋁稀土中間合金和鋁，2/3以上的爐料溶化后，加入覆蓋劑，待爐料全部熔化后，將溫度降到720～730℃保溫15～20min；

待爐溫穩定后，扒去熔渣，加入鋁精煉劑后，在725～730℃下保溫10～15min后撇渣，得到精煉金屬熔液；其中鋁精煉劑分兩次加入，第一次壓入量為鋁精煉劑總質量的3/5～2/3，第二次壓入余量；

步驟2，澆鑄：將鑄造模具預熱至240～260℃，將精煉金屬熔液澆注成鑄坯；

步驟3，熱處理：

對鑄坯進行固溶+時效處理，在525～535℃保溫7～9h，然后在60～100℃的水中淬火，在170～180℃下保溫5～7h，得到含Mo-Be耐熱鋁合金。

其中，步驟1中，加入覆蓋劑的成分質量含量為：熒石35％，石英砂20％，工業鹽45％；加入覆蓋劑的量為：每平方米坩堝橫截面積加入0.2～0.3kg；步驟l中，加入鋁精煉劑為成分質量含量為：熒石25％，石英砂20％，工業鹽55％，加入鋁精煉劑的總量為：每噸含Mo-Be耐熱鋁合金加入1～3kg。

與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是：

本發明的耐熱鋁銅合金，主加元素Cu的成分范圍為6～7％，選擇在這個范圍的目的：一是為了改善鑄造性能；二是為了有足夠量的Cu元素形成含Cu的耐高溫的第二相。Re的含量為4～5％，這個含量的Re有利于改善合金的鑄造性能，并且與Cu，Mn等形成難熔的穩定金屬間化合物，在高溫下阻礙原子擴散和晶粒之間的滑移，起到了高溫強化的作用。

本發明是在Al-Cu合金成分的基礎上，添加Mn、Ni、Cr、Be、Mo、V、Ti、Re等合金元素，這樣的多元合金化措施能夠有的效提高了合金的耐熱穩定性。由于Mn、Ni、Cr、Be、Mo、V、Ti、Re等多種合金元素的加入使合金中析出了穩定性好的第二相，在熱處理過程中，這些第二相呈更加分散的狀態析出，化學成分和晶格結構復雜，與α(Al)的組分結構差別大，形成新相的擴散過程慢，在晶界上呈封閉的網狀或骨架狀析出，這些第二相大多數為硬度較高的金屬間化合物，由于它們在合金中可以起到阻礙晶界滑移及位錯運動的作用，提高晶界強度和抗蠕變能力，合金的強度和耐熱性得到了提高。