[發(fā)明專利]一種防止ZL208鋁合金及其鑄件產(chǎn)生偏析的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610767958.2
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106191491B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苗莉萍;馮繼斌;盧兵兵;梁經(jīng)緯
• 申請（專利權(quán)）人: 中航動力股份有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/06;C22C21/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 安彥彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種防止ZL208鋁合金及其鑄件產(chǎn)生偏析的方法。

背景技術(shù)

ZL208合金是一種可經(jīng)熱處理強(qiáng)化、具有優(yōu)良綜合性能的鋁-銅-鎳系熱強(qiáng)鑄造鋁合金。該合金具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能，并兼有較高的室溫強(qiáng)度。合金長期使用的工作溫度為250℃～300℃，瞬時工作溫度可達(dá)350℃。適用于鑄造飛機(jī)發(fā)動機(jī)各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且對高溫性能有一定要求的承受動、靜載荷的鑄件，如減速機(jī)匣、內(nèi)齒輪箱座、軸承座、油泵殼體等。

ZL208合金由Al、Cu、Ni、Mn、Co、Ti、Sb和Zr等多種元素組成，合金成分復(fù)雜，含有多種難熔元素，使用普通電阻爐或中頻感應(yīng)爐熔煉，極易產(chǎn)生偏析，造成合金或鑄件化學(xué)成分不合格，降低合金的使用性能，致使合金和鑄件報廢嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種防止ZL208合金及其鑄件偏析的合金熔煉方法，提高合金及其鑄件質(zhì)量，降低廢品損失。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種防止ZL208鋁合金及其鑄件產(chǎn)生偏析的方法，包括以下步驟：

第一步：按照ZL208鋁合金中元素的質(zhì)量含量：Cu為5％，Ni為1.5％，Mn為0.25％，Co為0.2％，Sb為0.3％，Ti為0.2％，Zr為0.2％，余量為Al，進(jìn)行配料，準(zhǔn)備好純鋁、鋁銅中間合金、鋁鎳中間合金、鋁鈦中間合金、鋁錳中間合金、鋁鈷中間合金、鋁鋯中間合金以及銅銻中間合金；

將純鋁分為兩份，一份為純鋁總質(zhì)量的3/4，另一份為純鋁總質(zhì)量的1/4；將鋁鈦中間合金分為兩份，一份為鋁鈦中間合金總質(zhì)量的1/3，另一份為鋁鈦中間合金總質(zhì)量的2/3；將鋁鋯中間合金分為兩份，一份為鋁鋯中間合金總質(zhì)量的1/3，另一份為鋁鋯中間合金總質(zhì)量的2/3；

將純鋁總質(zhì)量3/4的純鋁、鋁銅中間合金、鋁鎳中間合金、鋁錳中間合金、鋁鈷中間合金、鋁鈦中間合金總質(zhì)量1/3的鋁鈦中間合金以及鋁鋯中間合金總質(zhì)量1/3的鋁鋯中間合金加入到預(yù)熱的坩堝中；

第二步：待合金熔化后攪拌均勻，得合金液；

第三步：將合金液升溫至770～780℃，然后加入剩余鋁鈦中間合金總質(zhì)量2/3的鋁鈦中間合金以及鋁鋯中間合金總質(zhì)量2/3的鋁鋯中間合金，待全部熔化后攪拌均勻；

第四步：加入純鋁總質(zhì)量1/4的純鋁，將溫度調(diào)整至730～740℃，再加入銅銻中間合金，熔化后攪拌均勻；

第五步：精煉，得到ZL208鋁合金。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，純鋁牌號為Al99.6以上，鋁銅中間合金牌號為AlCu50、鋁鎳中間合金牌號為AlNi10、鋁鈦中間合金牌號為AlTi5、鋁錳中間合金牌號為AlMn10、鋁鈷中間合金牌號為AlCo5、鋁鋯中間合金牌號為AlZr4、銅銻中間合金牌號為CuSb30。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，坩堝為石墨坩堝，預(yù)熱至坩堝為暗紅色。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述第二步、第三步以及第四步中的攪拌時間均為3～5分鐘。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，精煉是在730～740℃、通入氮氣的條件下進(jìn)行。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，精煉的時間為8～10分鐘。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，精煉后靜置，然后除渣。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，靜置的時間為5～8分鐘。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，還包括第六步：在700～720℃下，攪拌，打去浮渣后進(jìn)行澆注，得到ZL208鋁合金鑄件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

為獲得成分均勻、冶金質(zhì)量高的合金，爐料加入順序應(yīng)遵循的基本原則是加速熔化過程，并盡可能減少損耗，本發(fā)明是在鑄件合金熔煉過程中，通過控制純鋁及中間合金加入的順序、加入量、加入溫度，以及控制熔煉溫度和時間、采用精煉，防止合金及其鑄件產(chǎn)生偏析，獲得成分均勻，質(zhì)量穩(wěn)定的合金的一種方法。

由于鋯的熔點高，在鋁液中的擴(kuò)散系數(shù)小，鈦易形成TiAl₃，其密度大于鋁液，易逐漸下沉并聚集長大，因此，本發(fā)明在熔制ZL208合金時先加入熔點低的純鋁、鋁銅中間合金、鋁鎳中間合金、鋁錳中間合金、鋁鈷中間合金以及鋁鈦中間合金總質(zhì)量和鋁鋯中間合金總質(zhì)量1/3的鋁鈦中間合金和鋁鋯中間合金爐料，以便在坩堝底部很快形成熔池，減少氧化。然后升溫后加入鋁鋯中間合金總質(zhì)量和鋁鈦中間合金總質(zhì)量2/3的熔點較高且易偏析的鋁鋯中間合金和鋁鈦中間合金，最后加入易氧化的銅銻中間合金。同時，熔煉過程中多次攪拌并控制時間，以防止Ti、Zr偏析；