[發(fā)明專利]一種降低熱裂敏感傾向性的Al-4Cu(TiZr)合金及工藝

在審

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• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113564436A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 王志;王峰;周樂;毛萍莉;劉詩萌;魏子淇;劉正
• 申請（專利權）人: 沈陽工業(yè)大學
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

一種降低熱裂敏感傾向性的Al?4Cu(TiZr)合金及工藝，Al?4Cu(TiZr)合金的原料包括：工業(yè)純Al、Al?30wt.％Cu中間合金和晶粒細化劑Al?0.3Ti?0.6Zr；該材料各元素質量百分比含量為：Cu：3.5?4.5wt.％、Ti0.1?0.4wt.％、Zr0.3?0.6wt.％，雜質總量小于等于0.40wt.％和余量為Al。工藝為：先將純Al預熱20?30min，180?200℃溫度；熔化純Al；將預熱后的Al?30wt.％Cu中間合金和晶粒細化劑Al?0.3Ti?0.6Zr直接加入純Al熔體中，攪拌混合均勻后，熔體溫度繼續(xù)升高到790?800℃，保溫1?1.5小時；再降低到720?740℃，靜置20?30分鐘，扒去表面浮渣后澆鑄到預熱溫度為200?250℃的熱裂測試模具中30?60分鐘，待鑄件完全凝固后取出樣品觀察合金的熱裂敏感傾向性。

技術領域

本發(fā)明屬于材料性能優(yōu)化領域，涉及一種降低熱裂敏感傾向性的Al-4Cu(TiZr)合金及性能優(yōu)化工藝。

背景技術

Al-Cu鑄造合金是應用最早的一種可熱處理型鑄造合金，其最大的特點是耐熱性高，是所有鑄造鋁合金中耐熱性最高的一類合金。其高溫強度隨著銅含量的增加而提高。但銅含量增加，合金的密度增加，脆性增大，焊接性能下降，耐蝕性降低。Al-Cu合金中的Cu元素含量為4％～6wt.％時，Al-Cu合金的熱處理強化效果最好；該合金具有高的熱處理效果和熱穩(wěn)定性，適于鑄造高溫鑄件。但這種合金的線收縮和熱裂傾向大，鑄造性能差，易產生熱裂紋，產生鑄造缺陷的問題。

發(fā)明內容

發(fā)明目的

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有Al-4Cu合金熱裂傾向性高，產生鑄造缺陷的問題，提供一種降低Al-4Cu(TiZr)即Al-4Cu合金中添加晶粒細化劑Al-0.3Ti-0.6Zr的合金熱裂敏感傾向性的優(yōu)化工藝，使Al-4Cu(TiZr)合金的熱裂敏感傾向性降低或不產生熱裂紋，以滿足工業(yè)領域的需要。

技術方案

一種降低熱裂敏感傾向性的Al-4Cu(TiZr)合金，所述Al-4Cu(TiZr)合金的原料包括：工業(yè)純Al、Al-30wt.％Cu中間合金和晶粒細化劑Al-0.3Ti-0.6Zr；該材料各元素質量百分比含量為：Cu：3.5-4.5wt.％、Ti0.1-0.4wt.％、Zr0.3-0.6wt.％，雜質總量小于等于0.40wt.％和余量為Al。

降低熱裂敏感傾向性的Al-4Cu(TiZr)合金的工藝為：

預熱熔化：先將工業(yè)純Al預熱20-30min，溫度為180-200℃，以減少其表面的水分；用氧化鋁坩堝在井式電爐中熔化工業(yè)純Al；

混合：待作為母合金的工業(yè)純Al全部熔化后，先將Al-30wt.％Cu中間合金和晶粒細化劑Al-0.3Ti-0.6Zr在高于工業(yè)純Al預熱溫度的20-50℃條件下預熱20-30min，將預熱后的Al-30wt.％Cu中間合金和晶粒細化劑Al-0.3Ti-0.6Zr直接加入工業(yè)純Al熔體中，經機械攪拌5-10分鐘，攪拌速率為100-120rpm，混合均勻后，熔體溫度繼續(xù)升高到790-800℃，并在該溫度下保溫1-1.5小時；

鑄模：保溫后再降低到720-740℃，靜置20-30分鐘，扒去表面浮渣后澆鑄到預熱溫度為200-250℃的熱裂測試模具中30-60分鐘，待鑄件完全凝固后取出樣品觀察合金的熱裂敏感傾向性。

優(yōu)點及效果：

通過上述成分配比和制備工藝制出的Al-4Cu(TiZr)合金熱裂敏感傾向性顯著降低，熔體在790-800℃下保溫1-1.5小時，合金液中的所有固相晶粒及原子集團被“溶解”，完全消失，破壞原始合金的組織遺傳性，不必添加合金元素就能達到變質效果，從而降低合金的熱裂敏感傾向性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的Al-4Cu(TiZr)合金熱裂曲線；