[發明專利]一種鑄造鋁合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202011114603.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112281034A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 張喆;楊守杰;王玉靈;洪潤洲;陳軍洲
• 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;B22D21/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 穆環宇

本發明一種鑄造鋁合金及其制備方法屬于鋁合金材料制備技術領域。本發明鑄造鋁合金各個成分含量的重量百分比為：Cu：4.0～5.5；Mg：0.05～0.35；Mn：0.1～0.5；Ti：0.05～0.20；Zr：0.05～0.20；V：0.05～0.20；Ag≤0.20；Fe≤0.2；Si≤0.2；余量為Al。本發明熔煉的步驟如下：合金配制；合金熔煉；合金澆注。本發明顯著提高了鋁合金耐熱性能，使鋁合金的使用溫度由250℃提高到了300℃；同時降低了合金的熔煉難度，改善了合金的鑄造性能；因減少和避免了使用貴金屬元素，降低了鋁合金的生產成本。

技術領域

本發明一種鑄造鋁合金及其制備方法屬于鋁合金材料制備技術領域。

背景技術

隨著航空、航天的飛速發展，航空發動機鑄造鋁合金構件的使用溫度不斷升高，因而要求構件的耐熱性能隨之提高，為適應航空發動機的要求而提高鑄造鋁合金的耐熱性成為迫切所需。中國專利201410625866.1公開了“一種高性能耐熱鋁合金材料”，它使用工業純鋁作為鋁合金的基體，合金在熔鑄過程中能屏蔽鐵和硅的有害性，合金的成分(Wt.％)為：Cu:7.6～7.9，Mn:0.8～1.4，Cd:0.41～0.49，Zr:0.75～0.99，Ni:0.71～0.95，Co:0.95～0.99，Ti:0.35～0.39，B:0.18～0.3，稀土元素RE：4.8～5.8，余量為Al。該發明合金220℃的抗拉強度有了大幅度的增強，達到500MPa以上。該發明合金成分多為易偏析元素，且合金成分含量占比較高，因此合金熔煉難度較大，不利于鑄造成形。此外，該合金性能局限于220℃，不能達到對高強耐熱鑄造鋁合金耐熱250～350℃的要求。中國專利CN108342628B公開了“一種鋁銅鎂系高強耐熱鑄造鋁合金及制備方法”，所述合金組分為重量百分比：Cu:3.5～7.5，Mg:0.5～1.5，Ag:0.2～1.0，Mn:0.2～1.0，RE：0.05～0.85；Ti:0.05～1.25Zr:0.1～0.8，B:0～0.2，余量為Al。所述合金在300℃抗拉強度285MPa，延伸率7％。該發明專利中添加了RE和貴金屬Ag的含量較高，合金熔煉難度較大，且鑄造過程金屬液流動性會不足，另外含有貴金屬Ag，合金成本大幅增加。中國專利200310109852.6公開了“含稀土鈰的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金”，通過添加稀土元素Ce和貴金屬元素Ag實現高強度鋁合金及其制備方法，合金的成分(Wt.％)為：Cu:4～8，Mg:0.4～1.0，Ag:0.3～1.0，Mn:0.3～0.6，Zr:0.05～0.30，Ce:0.05～0.50，余量為Al。該發明通過添加稀土元素Ce，利用Ce細化合金鑄態組織，通過進一步的固溶時效處理，獲得較好的組織，提高鑄造合金總體強度和高溫耐熱性能。首先對于室溫強度，該合金具有較高的強度，達到350～450Mpa，但300℃的抗拉強度僅有170～220MPa，且其性能隨溫度升高下降較快，耐熱性能明顯不足。而且，該合金使用了貴金屬Ag作為合金元素，使合金材料成本急劇增加。

發明內容

本發明的目的是：針對現有鑄造鋁合金材料提高耐熱能力導致鑄造工藝性能嚴重下降的不足，提出一種高強度耐熱鑄造鋁合金和熔煉方法，以便提高耐熱性能；降低鑄造鋁合金的熔煉難度；改善鑄造鋁合金的鑄造性能；同時減少或避免使用貴金屬，降低鑄造鋁合金的生產成本。

本發明的技術方案是：一種鑄造鋁合金，其各個成分含量的重量百分比為：Cu：4.0～5.5wt.％；Mg：0.05～0.35wt.％；Mn：0.1～0.5wt.％；Ti：0.05～0.20wt.％；Zr：0.05～0.20wt.％；V：0.05～0.20wt.％；Fe≤0.2wt.％；Si≤0.2wt.％；余量為Al，其中，Cu和Mg的重量比為10～50。

其中(Zr+V)≤0.35wt.％。

其成分還包含Ag，Ag的重量百分比為：0.05～0.20wt.％，(Mg+Ag)≤0.35wt.％。

一種鑄造鋁合金的制備方法，包含如下步驟：