[發(fā)明專利]一種Al-Cu-Mg-Fe-Ni系變形耐熱鋁合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611117386.X
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106834837B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊琳娜;李國愛;何維維;劉銘
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16;C22C1/03;C22F1/057
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發(fā)明屬于鋁合金材料領(lǐng)域，涉及一種Al?Cu?Mg?Fe?Ni系變形耐熱鋁合金及其制備方法。各組分及其質(zhì)量百分比為：Cu 4.7～5.8％，Mg 1.5～2.4％，F(xiàn)e 1.5～2.0％,Ni 1.4～1.9％,Zr 0.04～0.20％，Ti 0.03～0.10％以及Sc 0.04～0.10％，V 0.08～0.15％，Ag 0.3～0.9％中的1種至3種，其它雜質(zhì)單個≤0.05％，總量≤0.15％，余量為Al。本發(fā)明還提出了該合金的制備方法，可將富含F(xiàn)e、Ni的金屬間化合物以納米顆粒的方式均勻分布在合金中。本發(fā)明一種變形耐熱鋁合金在具備良好的熱加工性能、成形性能以及良好綜合力學(xué)性能的同時具有較為優(yōu)良的耐熱性能。該工藝方法簡單可行，與現(xiàn)有制備工藝方法變化不大，特別適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金材料領(lǐng)域，涉及一種Al-Cu-Mg-Fe-Ni系變形耐熱鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

變形耐熱鋁合金具有低密度、高導(dǎo)熱性、良好的成形特性以及較高的經(jīng)濟效益，已在兵器、航空、航天、汽車等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如導(dǎo)彈殼體、尾翼、飛機蒙皮等。隨著航空、航天的迅速發(fā)展，對變形耐熱鋁合金的耐熱性能也提出了更高的要求，傳統(tǒng)變形耐熱鋁合金的長期工作溫度一般在150℃以下，限制了其應(yīng)用范圍。

為了提高耐熱鋁合金的使用溫度，國內(nèi)外研究者采用快速凝固+粉末冶金成形(RS+PM)的方式制備了Al-Fe、Al-Cr系新型耐熱鋁合金，通過在鋁合金中加入過渡族金屬元素形成大量彌散分布且具有熱穩(wěn)定性的沉淀相(以金屬間化合物為主)，從而提高合金的耐熱性能，但該方法工藝復(fù)雜，合金致密性不高，同時大量高密度沉淀相導(dǎo)致合金工藝塑性較差，難以制備大尺寸的零部件。

此外，針對RS+PM方法存在的周期長，零件致密性不足等問題，國內(nèi)的研究者提出了一些解決措施，ZL200410022527.0公開了一種耐熱鋁合金的制備方法，該方法通過快速凝固+半固態(tài)壓力鑄造的方式直接制備近終成形的零部件，提高合金的致密性。但該方法仍然難以用于變形耐熱鋁合金產(chǎn)品的制備

綜上所述，調(diào)控析出相的類型并且增加彌散分布且具有熱穩(wěn)定性的沉淀相是提高變形耐熱鋁合金耐熱性能的關(guān)鍵，其中沉淀相的數(shù)量、尺寸及分布方式又直接決定了合金的熱加工性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有成熟變形耐熱鋁合金耐熱性不足以及新型耐熱鋁合金制備工藝復(fù)雜，工藝塑性較差，難以大批量制備等不足，提出一種Al-Cu-Mg-Fe-Ni系變形耐熱鋁合金及其制備方法，使合金耐熱性能具有較大提高的同時，具備良好的工藝塑性，可實現(xiàn)批量化制備與應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

各組分及其質(zhì)量百分比為：其中，主合金化元素：Cu 4.7～5.8％，Mg 1.5～2.4％，F(xiàn)e 1.5～2.0％,Ni 1.4～1.9％,微合金化元素：Zr 0.04～0.20％，T i 0.03～0.10％以及Sc 0.04～0.10％，V 0.08～0.15％，Ag 0.3～0.9％中的1種至3種，其它為雜質(zhì)元素，雜質(zhì)元素單個≤0.05％，總量≤0.15％，余量為Al。

制備Al-Cu-Mg-Fe-Ni變形耐熱鋁合金的方法包括以下幾個步驟：

1)按照質(zhì)量比為Al-50％Fe和Al-50％Ni，將Al-Fe、Al-Ni中間合金在電阻爐內(nèi)加熱到900～950℃熔化，降溫至820～850℃，精煉處理10～30min，除去表面浮雜物，靜置15～30min，然后移入氣體霧化制粉設(shè)備中，采用高純氬氣進(jìn)行快速凝固氣體霧化制粉，制備成快速凝固的粉體，粉體直徑在20～150μm；

2)將粉體裝入模具，室溫下用冷壓機進(jìn)行加壓成圓柱坯料，然后將坯料在真空熱壓爐內(nèi)進(jìn)行熱壓燒結(jié)，加熱溫度350℃～460℃，壓力400～800MPa，熱壓爐內(nèi)的真空度不超過1×10^-3Pa，保壓時間2～6h，保持真空度，隨爐緩冷至150℃以下，取出空冷至室溫；