[發明專利]一種粉末冶金超高強鋁合金的制備方法

有效

• 申請號: 202010463904.3
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111549245B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 于軍
• 申請（專利權）人: 河南中鉆新材料有限公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C21/00;B22F9/08;B22F3/16;C22F1/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明屬于粉末冶金領域，涉及一種粉末冶金超高強鋁合金的制備方法。粉末冶金鋁合金材料具有密度低、比強度高、耐腐蝕性好等優點,目前的粉末冶金鋁合金還存在強度低、燒結致密度低等問題。本發明設計了一種新的鋁合金成分為Al?(2.5～3％)Cr?(1.8～2.2％)V?(0.8～1.2％)Li?(0.8?1.2％)Mg，該合金在燒結過程中會產生液相，因此具有燒結致密度高，燒結溫度低的特點，同時通過時效處理可以析出Al₇Cr、Al₃V、AlCrMg以及AiLi四種亞微米尺度的強化相，使得合金具有高的強度，其抗拉強度超過800MPa，屈服強度超過700MPa，遠高于現有粉末冶金燒結鋁合金的性能水平。

技術領域

本發明屬于粉末冶金領域,涉及一種粉末冶金超高強鋁合金的制備方法。

背景技術

粉末冶金鋁合金材料具有密度低、比強度高、耐腐蝕性好等優點,可以滿足目前和未來汽車輕量化的迫切需求,具有廣闊的應用前景。隨著電子、汽車等行業的發展，人們對輕質高強粉末冶金鋁合金零部件的需求越來越高。20世紀90年代，美國通用公司采用鋁合金粉末(201AB)制備出汽車引擎凸輪軸軸承蓋，并實現量產與大規模應用。但是，關于粉末冶金鋁合金產品的應用目前仍存在兩方面的問題。首先，目前粉末冶金鋁合金產品的原料均采用預合金化粉末，其成分多是通過已有的變形鋁合金成分調整得到的，生產成本較高。其次，現有粉末冶金鋁合金產品性能有待進一步提升，如Alcoa公司生產的601AB粉末制品抗拉強度僅為100～248MPa。

發明內容

本發明針對目前現有粉末冶金鋁合金存在的燒結致密度相對較低、燒結強度低等問題，設計了一種新的鋁合金成分，其質量配比為Al-(2.5～3％)Cr-(1.8～2.2％)V-(0.8～1.2％)Li-(0.8-1.2％)Mg。該合金在640-670℃溫度范圍內有25～30％的液相，可促進燒結致密化，因此合金在640-670℃溫度范圍內燒結時具有高的致密度，其相對密度超過99％，同時燒結后隨爐可進行時效處理，通過析出Al₇Cr、Al₃V、AlCrMg以及AiLi四種亞微米尺度的強化相，使得合金具有高的強度，其抗拉強度超過800MPa，屈服強度超過700MPa。

一種粉末冶金超高強鋁合金的制備方法，其特征在于首先采用氣霧化制粉技術制備合金粉末，其成分為Al-(2.5～3％)Cr-(1.8～2.2％)V-(0.8～1.2％)Li-(0.8-1.2％)Mg，然后將霧化后粉末進行篩分，選用-200目的粉末進行壓制成形，壓制的壓力為20～30MPa；再將壓制的坯體進行燒結，燒結后隨爐降溫到450-460℃保溫60-70分鐘，然后繼續隨爐降溫至200-210℃保溫60-70分鐘，最后隨爐冷卻至100℃以下取出。

進一步地，合金粉末霧化時采用氬氣，霧化溫度1000-1050℃。

進一步地，所述燒結氣氛采用氫氣氣氛，燒結溫度為640-670℃，保溫時間90-120分鐘。

本發明的優點在于，(1)采用設計成分的鋁合金在640-670℃溫度范圍內液相含量達到25-30％，可以促進燒結致密化，其燒結相對密度達到99％以上，保證了合金最終具有高的強度；(2)在合金中添加Cr、Li、Mg、V四種元素，其中Cr與V可在粉末凝固過程中以Al₇Cr、Al₃V形式在粉末中析出，這兩種相尺寸細小，分布均勻，在起到第二相強化的同時，還可以阻止后續燒結過程中鋁晶粒的長大，使得合金晶粒細小，這進一步提高了燒結強度；Mg元素可在450-460℃時效時以AlCrMg相析出，Li元素可在200-210℃

時效時以AlLi相析出，這兩種相為納米尺度，分散均勻，與亞微米尺度的Al₇Cr、Al₃V相可以起到協同強化作用，保證了合金最終具有超高的抗拉強度和屈服強度，其抗拉強度超過800MPa，屈服強度超過700MPa，遠高于現有粉末冶金燒結鋁合金的性能水平。

具體實施方式: