[發(fā)明專利]鋁-銅-碲合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111118357B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 葉金文;劉穎;杜壯;楊璐霏
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/03;C22F1/057
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

本發(fā)明公開了鋁?銅?碲合金及其制備方法，所述鋁?銅?碲合金由質(zhì)量分數(shù)3.0～5.0％的銅、質(zhì)量分數(shù)0.1～1.0％的碲和質(zhì)量分數(shù)94.0～96.9％的鋁組成。該鋁?銅?碲合金的制備方法有兩種；第一種以鋁錠及銅粉和碲粉為原料，將銅粉和碲粉混合均勻后壓制成塊狀體或片狀體，第二種以鋁錠和銅碲中間合金為原料；將鋁錠加熱熔化得到鋁熔體后，升溫至1100～1200℃，在該溫度將銅碲塊狀體或片狀體分5～10批次用石墨鐘罩壓入鋁熔體中，或者在該溫度將銅碲中間合金加入鋁熔體中，在攪拌下熔化并混合均勻形成符合要求的鋁?銅?碲合金熔體，然后降溫至700～740℃，澆注到預熱的金屬模具中，空冷至室溫即得到鋁?銅?碲合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及鋁-銅-碲合金及其制備方法。

背景技術(shù)

近些年來，隨著汽車、航空等行業(yè)的高速發(fā)展，汽車及飛機的輕量化、低成本化成為研究的熱點，鋁銅合金由于具有較高的塑性、強度以及易切削加工性，在汽車及航空工業(yè)得到了廣泛的應用。但鋁銅合金的凝固溫度范圍較寬，在鑄造過程中易出現(xiàn)晶內(nèi)偏析，導致其鑄造性能較差，力學性能和導電性能難以滿足市場的需求。為了改善鑄造鋁銅合金的性能，變質(zhì)處理是通常采用的一種方法，所使用的變質(zhì)劑為Ti、La、Ce、Er或Sc，但在提高鋁銅合金力學性能的同時會降低鋁銅合金的導電性能。

研究發(fā)現(xiàn)，碲是鋁-硅合金的有效變質(zhì)劑，不僅可以細化共晶硅相，使初生α-Al枝晶胞的尺寸及二次枝間隙尺寸變小，提高鋁合金的力學性能，而且能夠降低雜質(zhì)元素在鋁中的固溶度，使雜質(zhì)元素在鋁中由固溶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲龀鰬B(tài)，有利于鋁硅合金導電性能的提升。但碲作為變質(zhì)劑加入鋁-硅合金熔體一般是直接以純碲的形式加入(見《碲作為鋁-硅合金變質(zhì)劑的研究》，陜西機械學院，黃積榮等，現(xiàn)代鑄造，1981年02期)，由于碲的熔點(452℃)低于鋁的熔點(660℃)，因而在鋁-硅合金熔煉過程易燒損，降低了碲的收得率，此外，碲和鋁的潤濕性較差，易造成碲在鋁-硅合金熔體中分布不均勻。

為了提高含碲鋁合金中碲的收得率，CN201510575346.9提供了鋁碲中間合金及其制備方法與應用，所述鋁碲中間合金由質(zhì)量分數(shù)為0.1％～48％的碲，質(zhì)量分數(shù)為52％～99.9％的鋁組成。制備鋁碲中間合金以純度≥99.7％的碲和鋁為原料，制備含碲鋁合金以鋁碲中間作為碲的原料。以鋁碲中間合金代替純碲制備含碲鋁合金雖然可提高碲的收得率，但存在以下問題：(1)在制備鋁碲中間合金時，是將純碲壓入鋁熔體，必然存在碲的燒損；(2)將鋁碲中間合金加入鋁熔體或含其它元素的鋁熔體進行熔煉，所制備的含碲鋁合金中碲的收得率提高10％左右，提高幅度偏低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供鋁-銅-碲合金及其制備方法，以便進一步提高碲在鋁合金中的收得率，獲得力學性能和導電性能優(yōu)良的鋁-銅-碲合金。

本發(fā)明所述鋁-銅-碲合金，由質(zhì)量分數(shù)3.0％～5.0％的銅、質(zhì)量分數(shù)0.1％～1.0％的碲，質(zhì)量分數(shù)94.0％～96.9％的鋁組成。其組織的物相包括初生α-Al相、Al-Cu-Te第二相及沿晶界析出的Fe、Si等雜質(zhì)元素。

本發(fā)明所述鋁-銅-碲合金的制備方法，有以下兩種，它們屬于一個總的發(fā)明構(gòu)思，即將銅和碲以其組合體的形式加入鋁熔體。一種組合體是銅粉和碲粉壓制成的塊狀體或片狀體，另一種組合體是銅碲中間合金。

1、第一種方法，工藝步驟如下：

(1)配料

以純度≥99.7％的鋁錠及純度≥99.9％的銅粉和碲粉為原料，按上述鋁-銅-碲合金中鋁、銅、碲的質(zhì)量分數(shù)計量鋁錠、銅粉和碲粉；

(2)銅粉和碲粉的成型

將計量好的銅粉和碲粉混合均勻后放入模具中壓制成塊狀體或片狀體；

(3)熔煉