[發(fā)明專(zhuān)利]一種Al-Mg系鑄造耐熱鋁合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011468895.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112626362B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張莎莎;杜海泉;張冰怡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/03
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/03;C22C21/06;C22F1/047
• 代理公司: 南京鐘山專(zhuān)利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

本發(fā)明公開(kāi)了一種Al?Mg系鑄造耐熱鋁合金的制備方法，按照質(zhì)量百分比計(jì)算，鑄造鋁合金的組成包括以下組分：Mg：4.5?10.0％，Ca：0.5?4.0％，Sc：0.20?0.55％，Zr：0.10?0.25％，Mn：0.40?0.60％，其余為Al和不可避免引入的雜質(zhì)元素；其中，添加的Ca、Sc、Zr通過(guò)熔煉凝固在Al?Mg合金中形成網(wǎng)狀或半網(wǎng)狀的Al₄Ca增強(qiáng)相，再經(jīng)過(guò)熱處理析出Al₃(Sc,Zr)納米顆粒增強(qiáng)相；制備方法包括以下具體步驟：步驟一、將鑄造鋁合金的原料經(jīng)熔煉爐熔煉，再金屬型模具澆鑄；熔煉溫度為730?760℃；其中，鑄造鋁合金的原料是指含有上述元素及相應(yīng)含量的原料。步驟二、鑄件在熱處理爐中經(jīng)過(guò)250?400℃保溫2?16h熱處理，然后空冷，獲得Al?Mg系鑄造鋁合金。本發(fā)明具有高比強(qiáng)、高耐熱等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Al-Mg系鑄造鋁合金，尤其涉及一種Al-Mg系鑄造耐熱鋁合金的制備方法。

背景技術(shù)

鑄造鋁合金作為輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度小，比強(qiáng)度、比剛度高，切削加工性好，鑄造性能優(yōu)良和易于回收等優(yōu)點(diǎn)，符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)材料輕量化和綠色環(huán)保的要求。鑄造耐熱鋁合金以其優(yōu)良的抗高溫性能和成形性能，在發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、缸套、連桿、箱體、缸蓋等苛刻服役環(huán)境下的關(guān)鍵零部件領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用。隨著科技技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鑄造耐熱鋁合金的耐高溫性能要求越來(lái)越高。

目前對(duì)Al-Si、Al-Cu系鑄造耐熱合金的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)較多，比如通過(guò)優(yōu)化合金成分、熱處理工藝，調(diào)控合金基體組織的晶粒度以及形成納米尺度熱穩(wěn)定析出相；將稀土元素或過(guò)渡族金屬元素作為主體元素加入到鑄造鋁合金中等等。如申請(qǐng)?zhí)枮?01811512875.4的發(fā)明公開(kāi)了一種高Fe含量的Al-Si-Cu-Mn耐熱鋁合，經(jīng)過(guò)合理的固溶和時(shí)效處理后具有高溫強(qiáng)度高和高溫持久性能好的優(yōu)勢(shì)。申請(qǐng)?zhí)枮?01711465442.3的發(fā)明公開(kāi)在Al-Si-Mg鑄造合金中添加Zr、Y、Ti、B元素，獲得合金經(jīng)過(guò)280℃～550℃熱處理，最大抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到330MPa，合金在280℃下加熱1小時(shí)后，強(qiáng)度不降反升，在400℃加熱1小時(shí)后，強(qiáng)度保持不變，展現(xiàn)了優(yōu)良的耐熱性能。申請(qǐng)?zhí)枮?01810160568.8的發(fā)明公開(kāi)通過(guò)添加Ag、Mn、V、Ti，控制Cu/Mg比，以及鐵的含量，可以制備大規(guī)格耐熱性能、室溫力學(xué)性能和切削加工性能良好鑄的件。

Al-Mg系鑄造合金主要是常溫、以及低于200℃較高溫環(huán)境用鋁合金，目前對(duì)Al-Mg系合金的研究主要在Al-Mg變形合金及通過(guò)稀土元素改善合金室溫性能及耐蝕性，對(duì)提高Al-Mg系鑄造合金高溫性能的研究還比少。比如申請(qǐng)?zhí)枮?a title="鉆瓜專(zhuān)利網(wǎng)">專(zhuān)利號(hào)201710866809.6的發(fā)明公開(kāi)通過(guò)在Al-Mg系合金中添加2～3％的合金元素Ag，合金經(jīng)熔煉、鑄造、均勻化、軋制后，可以通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化的方式在合金中析出均勻細(xì)小的Mg₃₂(Ag,Al)₄₉納米強(qiáng)化相，使得合金的室溫抗拉強(qiáng)度最大可達(dá)550MPa以上，屈服強(qiáng)度大于390MPa，且合金的延伸率大于10％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種通過(guò)添加合金化元素Ca形成網(wǎng)狀/半網(wǎng)狀新型高耐熱Al₄Ca增強(qiáng)相，協(xié)同Sc、Zr形成納米顆粒增強(qiáng)相，在Al-Mg鑄造合金中形成多相跨尺度增強(qiáng)相以提高合金抗高溫性能的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。