[發明專利]一種超高強耐熱鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201910246977.4
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109898000B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 劉志鵬;肖陽;劉金學;馬凱杰;程家堯;王松森;王軍武;解海濤
• 申請（專利權）人: 鄭州輕研合金科技有限公司
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16;C22C1/02;C22F1/057;C21D9/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;付艷麗

本發明針對現有耐熱鋁合金的缺陷，提供一種超高強耐熱鋁合金及其制備方法，所述超高強耐熱鋁合金由以下質量百分比的組分組成：銅：5.9~7.2%，銀：0.60~1.50%，鎂：0.6~0.9%，鉻：0.1~0.5%，鉬：0.1~0.5%，鋯：0.09~0.3%，鈧0.07~0.12%和/或鉺0.07~0.12%和/或釔0.07~0.12%，余量為鋁；其中，銅與鎂的質量比控制為7~10。本發明按照以上合金配比，通過微合金化、形變及熱處理等多重手段，控制合金中強化相析出和分布，提高合金中強化相密度，使合金在高溫下仍有大量細小彌散的強化相，提高合金的強度和耐熱性能。

技術領域

本發明屬于鋁合金技術領域，具體涉及一種超高強耐熱鋁合金及其制備方法。

背景技術

在科學技術迅猛發展的今天，飛行器正朝著超高速、隱身、智能的方向發展，對航空材料也提出了越來越高的要求。如超音速飛機，其速度達到音速級別，飛機蒙皮材料長時間與空氣處于劇烈摩擦的狀態，處于高溫服役狀態。當速度達到M2.5時，蒙皮材料的溫度超過150℃，這個溫度已經到達了目前鋁合金蒙皮材料的使用極限，安全無法保證。鈦合金和碳纖維復合材料雖然可以在高溫條件（350-400℃）下長期使用，但成本高，不能很好地滿足經濟可承受性要求。因此開發更高溫度下服役的高強耐熱鋁合金是適應飛行器發展的必然要求。

經檢索，公開號為CN 101245430 A的中國發明專利，該專利涉及一種高耐熱Al-Cu-Mg-Ag合金，通過適當提高Ag/Mg原子比，提高合金中高溫下Ω相數量，但“基體上有些許θ?相析出”。該專利強化手段較為單一，強化效果不足，合金室溫力學性能優勢不明顯，溫度超過250℃后，合金強度急劇下降，綜合力學性能較差。公開號為CN 108251724 A的中國發明專利，該專利采用較高的Cu/Mg比，時效熱處理后，合金中主要強化相為θ相，其強化效果不及Ω相，且易長大和粗化，對合金金力學性能不利。公開號為CN 103469037 A、 CN108103373 A、CN 103981410 A的中國發明專利，采用較低的Cu含量，合金高溫強化效果不足，耐高溫性能較差，與鈦合金相比競爭劣勢明顯。公開號為CN 104498785 B的中國發明專利，引入Er、Zr元素，元素固溶度較低，添加量受限，對合金強化效果有限，合金綜合性能不足。

發明內容

本發明針對現有耐熱鋁合金的缺陷，提供一種超高強耐熱鋁合金及其制備方法，通過微合金化、形變及熱處理等多重手段，控制合金中強化相析出和分布，提高合金中強化相密度，使合金在高溫下仍有大量細小彌散的強化相，提高合金的強度和耐熱性能。

本發明采用如下技術方案：

一種超高強耐熱鋁合金，由以下質量百分比的組分組成：銅：5.9~7.2%，銀：0.60~1.50%，鎂：0.6~0.9%，鉻：0.1~0.5%，鉬：0.1~0.5%，鋯：0.09~0.3%，鈧0.07~0.12% 和/或 鉺0.07~0.12% 和/或 釔 0.07~0.12%，余量為鋁；其中，銅與鎂的質量比控制為7~10:1。

上述超高強耐熱鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按照合金中各組分的質量百分比進行配料，于真空條件下進行熔煉，澆鑄得到鑄錠；本發明制備得到鑄錠的過程采用本領域常規制備工藝即可，這不是本發明重點所在，不再贅述；

（2）將步驟（1）所得的鑄錠進行雙級均勻化處理，冷卻后采用熱軋或熱擠壓工藝進行熱變形，，得到熱變形態合金板；其中，所述雙級均勻化處理具體為：先在420~450℃下保溫6~12h，再在505~520℃下保溫12~24h；熱變形溫度為450~480℃，變形量為60%~75%；

（3）對步驟（2）所得熱變形態合金板進行單級固溶處理，水冷后進行冷軋變形，得到冷變形態合金板；其中，所述單級固溶處理溫度為505~530℃，保溫時間為3~6 h；冷軋變形量為70%~90%，道次壓下量為15~25%；