[發明專利]一種高強度耐熱壓鑄鋁合金和熔煉方法

在審

• 申請號: 201711111268.2
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107868895A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 楊守杰;張喆;王玉靈;邢清源;于海軍
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/057;C22F1/02
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 梁瑞林

技術領域

本發明屬于鋁合金制備技術領域，涉及一種高強度耐熱壓鑄鋁合金和熔煉方法。

背景技術

隨著航空、航天、兵器、汽車等工業的飛速發展，各種軍民用發動機壓鑄鋁合金構件的使用溫度不斷升高，進而要求構件的耐熱性能隨之提高，為適應這種需求而提高壓鑄鋁合金材料的耐熱性能勢在必行。鑄造鋁合金主要依靠固溶強化和沉淀強化來提高機械性能。固溶強化是由于溶質原子固溶于基體晶格，使基體發生晶格畸變，達到合金強化。對于鋁基體，具有較大固溶度的元素有Ag、Zn、Li、Cu、Mg、Zr、Mn、Si等。其中，Cu在鋁合金中不僅可強烈提高合金的室溫強度，而且所形成的Al₂Cu相具有較好的耐熱性，因此Cu既是鑄造鋁合金強化元素，也是提高鑄造鋁合金耐熱性的主要合金元素。對于耐熱合金，由于當溫度達到0.5T_m～0.6T_m時,合金固溶強化效果急劇下降，必須通過在固溶體中形成網狀或骨骼狀固溶度小的高熔點析出相強化作用，可實現達到0.6T_m～0.7T_m溫度以上的耐熱能力。為提高合金強化相的熱穩定性,還要求加入的合金元素應該在液態時固溶度高,固態時幾乎不固溶和有較低的擴散系數,析出相在較高溫度下生長速度及其體積分數的變化都要盡可能小。文獻表明，滿足這個要求的是大部分過渡族金屬(TM)元素和鑭系元素，過渡族金屬元素與Al形成包晶、共晶系，具有較高的熔點，如共晶溫度Al-Ni為640℃，Al-Fe為655℃，Al-Mn為658℃。并且過渡族金屬間化合物，如Al₂₀Cu₂Mn₃、Cu₄NiAl₇、MnAl₆、CuMgAl₂、NiAl₃、Al₃Ti、Al₃Zr等，所形成的相彌散分布在鋁合金基體中,釘扎位錯,阻礙晶界的滑移，可顯著提高合金耐熱能力。

專利CN201510039593.7公開了“一種耐熱鑄造鋁合金及其壓力鑄造方法”，它的元素組成包含Si，Cu，Ni，Mg，Ti，RE，Mn，Fe，余量為Al；使用了稀土(RE)元素，如Y、Gd等，且其Si重量百分含量為9～14.6，占比較多，熔煉過程需變質處理，導致合金熔煉操作難度較大，不易控制，生產成本高；另外，專利CN201510039593.7其350℃抗拉強度為σ_b≥130Mpa。

發明內容

本發明的目的是：提出一種高強度耐熱壓鑄鋁合金和熔煉方法，以便避免使用Si元素，省略變質處理步驟，簡化熔煉工藝，減少熔煉難度，降低生產成本。

本發明的技術方案是：一種高強度耐熱壓鑄鋁合金，其特征在于：壓鑄鋁合金各個成分含量的重量百分比為：Cu:1.0～6.0；Fe：0.5～2.5；Ni：0.5～2.5；Mg：0.1～0.7；Zr：0.08～0.25；余量為Al。

一種高強度耐熱壓鑄鋁合金的熔煉方法，制備如上面所述的高強度耐熱壓鑄鋁合金，其特征在于，熔煉的步驟如下：

1、合金配制：將純度不低于工業純的Al錠、Mg錠及中間合金Al-Cu、Al-Ni、Al-Fe、Al-Zr、Al-Mn、Al-Ti稱重配料，使配料符合合金成分要求；

2、合金熔煉:將配制完成的合金配料放入坩堝，加熱到700℃～750℃，保溫2h～4h，然后攪拌20min～30min，得到高強度耐熱壓鑄鋁合金的合金液；

3、澆注鑄錠:在680℃～730℃下澆注鑄錠。

本發明的優點是：提出了一種高強度耐熱壓鑄鋁合金和熔煉方法，避免了使用Si元素，省略了變質處理步驟，簡化了熔煉工藝，減少了熔煉難度，降低了生產成本。

具體實施方式

下面對本發明做進一步詳細說明。一種高強度耐熱壓鑄鋁合金，其特征在于：壓鑄鋁合金各個成分含量的重量百分比為：Cu：1.0～6.0；Fe：0.5～2.5；Ni：0.5～2.5；Mg：0.1～0.7；Zr：0.08～0.25；余量為Al。

一種高強度耐熱壓鑄鋁合金的熔煉方法，制備如上面所述的高強度耐熱壓鑄鋁合金，其特征在于，熔煉的步驟如下：

1、合金配制：將純度不低于工業純的Al錠、Mg錠及中間合金Al-Cu、Al-Ni、Al-Fe、Al-Zr、Al-Mn、Al-Ti稱重配料，使配料符合合金成分要求；