[發(fā)明專利]一種高強耐熱Al-Cu-Sc變形鋁合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113106310B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 賈海龍;周文強;楊銘;查敏;王慧遠;馬品奎;宋家旺
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/03;C22F1/057
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 石星星;李曉莉

本發(fā)明提供了一種高強耐熱Al?Cu?Sc變形鋁合金及其制備方法，屬于鋁合金加工技術領域。其中高強耐熱Al?Cu?Sc變形鋁合金按照質量百分比計，由如下組分組成：Cu:1?8wt％，Sc:0.1?0.7wt％，不可避免的雜質含量≤0.2wt％，余量為Al；它的制備方法包括：采用銅模澆鑄、雙重均質化處理、多道次軋制以及多級時效熱處理等步驟，多道次為3?10道次，多級時效為二級或三級時效；本發(fā)明提供的合金制備方法提升了變形鋁合金的強度，解決了變形鋁合金耐熱性差的問題；本發(fā)明提供的高強耐熱變形鋁合金在室溫和高溫條件下均具有較高的屈服和拉伸強度；本發(fā)明的時效熱處理時間短、工藝簡單，適用于產業(yè)化生產。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬材料領域，具體涉及一種高強耐熱Al-Cu-Sc變形鋁合金及其制備方法。

背景技術

在輕合金中，鋁銅合金作為一類重要的結構材料，具有密度小、強度較高、加工性能優(yōu)良等特點，被廣泛應用于汽車和航空航天等領域，并主要用作承受大載荷的結構件。鋁銅合金在某些使用條件下工作溫度較高，受力情況復雜。因此，要求其需具備室溫及高溫高強度。然而，變形合金在熱處理過程中，易發(fā)生回復及動態(tài)再結晶，降低合金強度。此外，鋁銅合金主要強化相Al₂Cu的熱穩(wěn)定性較差，在高溫環(huán)境下易發(fā)生粗化，導致變形鋁銅合金的使用溫度一般低于200℃。另，通過高壓扭轉、等通道徑角擠壓、累積疊軋等大塑性變形方法制備的變形鋁合金雖然強度高，但所制備的樣品尺寸較小，而且生產成本較高。

因此，如何通過控制生產成本及簡化生產工藝提高鋁銅合金室溫力學性能、高溫強度、使用溫度和節(jié)約時效熱處理時間是目前亟需解決的技術難題。

發(fā)明內容

為了解決上述技術難題，本發(fā)明提供了一種高強耐熱Al-Cu-Sc變形鋁合金，按照質量百分比計：它由如下組分組成：Cu為1-8wt％，Sc為0.1-0.7wt％，不可避免的雜質含量≤0.2wt％，余量為Al；它的制備方法包括以下步驟：

(1)將工業(yè)純鋁在電阻爐中700-800℃熔化后，依次加入鋁銅中間合金、鋁鈧中間合金，然后將溫度調至650-720℃后，再吹入氬氣、打渣，保溫10-40分鐘后進行銅模澆鑄獲得鋁合金鑄錠；

(2)將步驟(1)獲得的鋁合金鑄錠加工成長方體樣品，再將樣品進行雙重均質化處理：在熱處理爐內400-500℃保溫3-8小時，再以5-20℃/min的加熱速度升溫至550-600℃，保溫1-5小時后進行水淬獲得雙重均質化處理的鋁合金板材；

(3)將步驟(2)獲得的鋁合金板材在室溫條件下進行3-10道次軋制，樣品總壓下量為60-95％，獲得軋制鋁合金板材；

(4)將步驟(3)獲得的軋制鋁合金板材進行多級時效，所述的多級時效為二級時效或三級時效。

進一步地，步驟(1)所述的鋁銅中間合金為Al-50wt％Cu中間鋁合金或Al-30wt％Cu中間鋁合金或Al-42wt％Cu中間鋁合金。

進一步地，步驟(1)所述的鋁鈧中間合金為Al-1.96wt％Sc中間鋁合金或Al-2.5wt％Sc中間鋁合金或Al-2wt％Sc中間鋁合金。

進一步地，步驟(2)所述的雙重均質化處理：在熱處理爐內440-460℃保溫4-6小時，再以10-20℃/min的加熱速度升溫至570-600℃，保溫2-4小時后進行水淬獲得雙重均質化處理的鋁合金板材。

進一步地，步驟(2)所述的雙重均質化處理：在熱處理爐內450℃保溫5小時，再以10-15℃/min的加熱速度升溫至590℃，保溫3小時后進行水淬獲得雙重均質化處理的鋁合金板材。

進一步地，步驟(3)所述的是在室溫條件下進行4道次軋制，樣品總壓下量為80％。