[發(fā)明專利]含有Cu和C的Al合金及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580048477.X
• 申請(qǐng)日: 2015-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN106795588B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大島建一;伊地知祥人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社白金;金屬與技術(shù)株式會(huì)社;大島建一
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C21/12
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 童春媛;李炳愛

通過具備在含有Cu的Al的熔融液中添加石墨粒子和含有硼或硼化合物的增碳促進(jìn)劑粒子的工序的制造方法，提供制造含有Cu和C的Al合金的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含有Cu和C的Al合金及其制造方法。

背景技術(shù)

作為高強(qiáng)度鋁合金的代表性產(chǎn)品，有被稱作硬鋁(duralumin)、超硬鋁等的Al-Cu系的所謂牌號(hào)2000的鋁(Al)合金。牌號(hào)2000的鋁合金的主要成分為銅(Cu)，主要通過CuAl₂(θ相)或與此類似的相的析出來強(qiáng)化合金。

還可通過在Al-Cu系合金中添加Mg等元素來實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的強(qiáng)度提高，但這樣的金屬元素的添加所帶來的強(qiáng)度提高是有限度的。另外Al-Cu系合金原本耐腐蝕性并不優(yōu)異，在進(jìn)一步添加合金元素時(shí)，需要在合金設(shè)計(jì)上考慮不要使耐腐蝕性降低。另外在Al-Cu二元系合金中，有難以獲得均勻的組織的傾向，而且Cu含量設(shè)定的自由度也有降低傾向。

專利文獻(xiàn)1(該專利的發(fā)明人與本發(fā)明的發(fā)明人重復(fù))中記載，通過在銅中添加石墨形態(tài)的碳(C)，所得Cu-C合金具有更高的拉伸強(qiáng)度。還記載了用于制作這樣的Cu-C合金的方法。發(fā)明人認(rèn)為，如果可以與Cu同樣在Al-Cu合金中添加C，或許可實(shí)現(xiàn)Al-Cu合金的高強(qiáng)度化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利5397966號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供：在含有Cu的Al合金中，進(jìn)行可提高該Al合金的強(qiáng)度的C添加的技術(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供制造含有Cu和C的Al合金的方法。該方法包含在含有Cu的Al的熔融液中添加石墨粉末和增碳(加炭)促進(jìn)劑。

作為增碳促進(jìn)劑，例如可使用含有硼(B)或硼化合物、例如硼砂的物質(zhì)。

優(yōu)選添加石墨粉末和增碳促進(jìn)劑時(shí)的熔融液的溫度為800-1000℃。低于800℃，則石墨粉末溶解于熔融液中需要時(shí)間或者可能未充分溶解。另外，若超過1000℃，則鋁的氧化劇烈，而且熔爐的電費(fèi)等高漲，不經(jīng)濟(jì)。

優(yōu)選將添加石墨粉末和增碳促進(jìn)劑時(shí)的熔融液周圍的氧濃度抑制為較低。低氧濃度氣氛例如可通過使用密閉式的反射爐(例如參照后述實(shí)施方案)來實(shí)現(xiàn)。通過將氧濃度抑制為較低，可以抑制石墨粉末的氧化、燃燒導(dǎo)致的損耗。需說明的是，代替上述，也可以將熔爐容納于真空室內(nèi)，還可以用包含氬氣等惰性氣體的保護(hù)氣體覆蓋熔融液表面。

添加石墨粉末和增碳促進(jìn)劑時(shí)的熔融液的組成優(yōu)選為Al-Cu合金的共晶組成(即Al-33wt%Cu)或其附近的組成(Cu量向亞共晶一側(cè)略微位移或者向過共晶一側(cè)略微位移)。例如熔融液的組成可以是在Al-27-36wt%Cu的范圍內(nèi)。人們熟知在二元系合金中添加第3元素(金屬元素)時(shí)，通過在共晶組成或其附近的組成的二元系合金中添加第3元素，可以高效地添加第3元素，但通過發(fā)明人的研究才明確：這也適用于在Al-Cu二元系合金中進(jìn)行石墨添加的情況。

在添加了石墨粉末和增碳促進(jìn)劑后的熔融液中至少熔入純Al(例如純Al的錠)，由此可以稀釋熔融液，調(diào)整為所需的Cu濃度和C濃度。也可以在添加了石墨粉末和增碳促進(jìn)劑后的熔融液中添加Al，以及鎂(Mg)、錳(Mn)等的被稱為硬鋁或超硬鋁的Al-Cu系合金中所含的合金成分，制作具有相當(dāng)于硬鋁或超硬鋁的組成且含有C的合金。這些合金成分可以以母合金的形態(tài)添加。

代替上述，也可以在具有所需組成的以Cu為主要添加元素的鋁合金、例如具有相當(dāng)于上述硬鋁或超硬鋁的組成的熔融液中添加石墨粒子和增碳促進(jìn)劑粒子，由此制備添加了碳的鋁合金。這樣做，也可以在合金中均勻地添加碳。