[發明專利]一種鋁合金的制備方法

在審

• 申請號: 201710733307.6
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107287482A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 常峰;徐宏;夏建強;王明杰
• 申請（專利權）人: 安徽恒利增材制造科技有限公司
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/02;C22C1/06;C22F1/057
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所11308
• 代理人: 范奇

技術領域

本發明屬于合金制備技術領域，具體涉及一種鋁合金的制備方法。

背景技術

Al-Cu合金具有室溫和高溫性能高、切削加工性能好、塑性和抗蝕性好等特點。其中ZL205A高強鑄造鋁合金具有強度高、韌性好、加工性好、電鍍性好、耐腐蝕等綜合性能。由于其優異的綜合性能，廣泛應用于航空航天領域。但因其結晶溫度范圍寬,鑄造性能很差,特別是熱裂傾向較大，縮松、縮孔傾向也大，且壁厚敏感性大，易產生疏松、熱裂及氧化夾雜等缺陷。

Al-Cu合金中加入少量的稀土元素往往可以起到變質、細化的作用。稀土元素不僅能明顯細化鋁合金鑄態晶粒，還能細化二次枝晶間距，并能改善第二相的分布及形態。有文獻指出，釔基重稀土不僅降低Al-Cu合金中銅元素在鋁中的固溶度，增加該合金的硬度，而且對合金組織及第二相具有明顯的細化及變質作用。改善Al-Cu合金性能的研究工作雖然一直在進行，稀土元素Y對合金有細化和強化作用，但是過量添加會使合金的性能下降。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種鋁合金的制備方法，確定了最適宜的稀土Y的添加量，以提高合金的力學性能。

本發明采用以下技術方案：

一種鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：鋁合金熔煉，鋁合金包含以下重量百分比的化學成分：Cu4.87％、Mn0.5％、Ti0.27％、Cd0.16％、V0.12％、Fe<0.1、稀土Y1％，余量為Al；用12KW的坩堝電阻爐熔煉鋁合金，720-730℃時用重量百分比0.6％的C₂Cl₆精煉，靜置20min，720℃澆注金屬試樣，模具澆注溫度為250-300℃；

步驟二：金屬試樣在箱式回火電阻爐中進行固溶處理，溫度為538±5℃，時間為14h；

步驟三：金屬試樣經固溶處理后快速冷卻至室溫，再在箱式回火電阻爐中進行時效處理，溫度為175±5℃，時間為4h。

優選的，所述的固溶處理，溫度為538℃。

優選的，所述的時效處理，溫度為175℃。

本發明的有益效果在于：

1)稀土元素Y對ZL205A合金鑄態組織有細化作用，當Y含量為0.1％時，細化效果最好。

2)稀土元素Y對ZL205A合金有強化作用，但是過量添加會使合金的性能下降。當Y含量為0.1％時，合金的綜合性能最好。

附圖說明

圖1為Y含量對合金力學性能的影響曲線圖；

圖2為Y對ZL205A合金高溫力學性能的影響曲線。

具體實施方式

實施例1

一種鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：鋁合金熔煉，鋁合金包含以下重量百分比的化學成分：Cu4.87％、Mn0.5％、Ti0.27％、Cd0.16％、V0.12％、Fe<0.1、稀土Y1％，余量為Al；用12KW的坩堝電阻爐熔煉鋁合金，720-730℃時用重量百分比0.6％的C₂Cl₆精煉，靜置20min，720℃澆注金屬試樣，模具澆注溫度為250-300℃；

步驟二：金屬試樣在箱式回火電阻爐中進行固溶處理，溫度為538±5℃，時間為14h；

步驟三：金屬試樣經固溶處理后快速冷卻至室溫，再在箱式回火電阻爐中進行時效處理，溫度為175±5℃，時間為4h。

所述的固溶處理，溫度為538℃。

所述的時效處理，溫度為175℃。

實驗測試方法：

在拉伸機試驗機(型號：INSTRON-3382)上進行室溫和300℃拉伸試驗，測定試樣的強度與伸長率。

1)Y對試樣力學性能的影響

圖1所示為Y含量對合金力學性能的影響曲線。從圖1(a)可以看出，添加不同含量Y時，鑄態合金的抗拉強度在187-210MPa之間波動，隨著Y含量的增加，抗拉強度先增加再降低，當Y含量為0.1％時，合金強度達到最高，其延伸率則呈現出與之相反的變化趨勢；圖1(b)為熱處理狀態下合金的室溫力學性能變化曲線，其抗拉強度呈現先升高后降低的趨勢，當Y含量為0.1％時，強度最高為465MPa，延伸率與之變化相反；由圖1(c)可以看出試樣的硬度隨著Y含量的增加波動較小，鑄態和熱處理狀態的最大硬度分別為73HB、144HB。

2)Y對ZL205A合金高溫組織及性能的影響

圖2所示為300℃時，Y對ZL205A合金高溫力學性能的影響曲線。由圖2可以看出，添加不同含量Y時，ZL205A合金300℃拉伸抗拉強度在164-192MPa之間波動。未變質合金的高溫抗拉強度為168.9MPa，延伸率為20％，隨著Y含量的增加，合金的抗拉強度先增加再降低，延伸率的變化規律與之相反。當含Y量為0.1％時，ZL205A合金高溫強度最高達到192MPa，延伸率為10.58％，強度相比未變質合金提高了13.7％。