[發(fā)明專(zhuān)利]一種同時(shí)含β″相和θ′相的鋁合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210165763.6
• 申請(qǐng)日: 2022-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114703406B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛郭靈;童廣澤;高文理;朱聰聰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C21/02
• 分類(lèi)號(hào): C22C21/02;C22C1/02;C22F1/043
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明涉及一種同時(shí)含β″相和θ′相的鋁合金及其制備方法，屬于鋁及鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首次嘗試了利用β″相和θ′相兩相協(xié)同強(qiáng)化提高鋁合金(尤其是ZL114A鋁合金)強(qiáng)度。本發(fā)明所涉及的制備方法為：對(duì)ZL114A合金進(jìn)行熔煉，在其中加入0.33～0.55wt％的Cu；樹(shù)脂砂型鑄造，得到鑄錠，對(duì)鑄錠進(jìn)行固溶處理，固溶后淬火，接著進(jìn)行人工時(shí)效處理，得到產(chǎn)品；人工時(shí)效是時(shí)效溫度為163～185℃、保溫時(shí)間為7～12h。本發(fā)明可以充分發(fā)揮Cu在ZL114A合金中的強(qiáng)化作用，使其在ZL114A合金中出現(xiàn)β″相和θ′相兩相協(xié)同強(qiáng)化的現(xiàn)象，ZL114A合金的強(qiáng)度大幅提高，砂型鑄造條件下達(dá)到380MPa以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種同時(shí)含β″相和θ′相的鋁合金及其制備方法，屬于鋁及鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

ZL114A合金是我國(guó)北京航空材料研究院自主研發(fā)的鑄造Al-Si-Mg合金(Si含量：6.5～7.5wt％；Mg含量：0.45～0.75wt％)，具有良好的力學(xué)性能(根據(jù)航空標(biāo)準(zhǔn)，金屬型鑄造條件下，ZL114A合金的抗拉強(qiáng)度需大于300MPa)，被廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，尤其適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)鑄件，如戰(zhàn)斗機(jī)用導(dǎo)彈掛架、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣和燃油殼體等。近年來(lái)航空航天裝備輕量化和高可靠性制造的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)ZL114A合金的強(qiáng)度提出了更高的要求，提高ZL114A合金的強(qiáng)度不僅有利于現(xiàn)有鑄件的生產(chǎn)與實(shí)用，也為該合金拓寬工業(yè)化使用范圍甚至該合金的升級(jí)打下了基礎(chǔ)。

β″相是納米Mg-Si析出相，是ZL114A合金中原本就存在的強(qiáng)化相。θ′相是納米Al-Cu析出相，是ZL114A合金中不存在的強(qiáng)化相。在ZL114A合金中添加適量的Cu，有可能就會(huì)出現(xiàn)β″相和θ′相兩相協(xié)同強(qiáng)化的現(xiàn)象，從而大幅度提高ZL114A合金的強(qiáng)度，Cu含量太高對(duì)ZL114A合金的工業(yè)化使用有很大的影響，Cu含量太低不會(huì)出現(xiàn)β″相和θ′相兩相協(xié)同強(qiáng)化的現(xiàn)象。董亮等研究了Cu對(duì)鑄造Al-7Si-0.3Mg合金的影響，但其Cu含量為1.5wt％，遠(yuǎn)超過(guò)Mg含量，對(duì)合金的工業(yè)化使用有較大的影響(董亮.Cr,Mg,Cu合金化對(duì)于Al-7％Si鑄造鋁合金結(jié)構(gòu)和性能的影響[D].上海交通大學(xué),2018.)；CESCHINI等人研究了Cu對(duì)鑄造Al-7Si-0.4Mg合金的影響，但其Cu含量為1.5wt％，遠(yuǎn)超過(guò)Mg含量，對(duì)合金的工業(yè)化使用有較大的影響(Ceschini L,Messieri S,Morri A,et al.Effect of Cu addition onoveragingbehaviour,room and high temperature tensile and fatigue propertiesof A357 alloy[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2020,30(11):2861-2878.)；張洋等人研究了Cu對(duì)鑄造Al-7.3Si-0.6Mg合金的影響，但其Cu含量?jī)H為0.2wt％，Cu含量太低，不會(huì)出現(xiàn)β″相和θ′相兩相協(xié)同強(qiáng)化的現(xiàn)象(張洋.Sr加入量及微量Cu元素對(duì)A357合金組織和性能的影響[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2010.)；周楠等人研究了Cu對(duì)鑄造Al-7Si-0.6Mg合金的影響，但其Cu含量?jī)H為0.11wt％，Cu含量太低，不會(huì)出現(xiàn)β″相和θ′相兩相協(xié)同強(qiáng)化的現(xiàn)象(周楠.凝固條件與Cu元素對(duì)A357合金筒形件組織及力學(xué)性能影響.哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.)；王東成等人研究了Cu元素對(duì)鑄造Al-7Si-0.6Mg合金的影響，最佳Cu含量為0.5wt％，但添加Cu后合金最大的抗拉強(qiáng)度僅有331MPa(王東成.ZL114A合金組織與力學(xué)性能的綜合優(yōu)化.南昌航空大學(xué),2010.)；王爽等人研究了Cu元素對(duì)鑄造Al-7Si-0.3Mg合金的影響，Cu含量為0.5wt％，但添加Cu后合金最大的抗拉強(qiáng)度僅有300MPa(王爽.柴油機(jī)用Cu、Cr改性A356鑄鋁合金時(shí)效工藝研究[D].山東大學(xué),2018.)。總之，在目前有關(guān)Cu元素對(duì)類(lèi)似ZL114A合金的鑄造Al-Si-Mg合金的影響的研究中，沒(méi)有研究者利用β″相和θ′相兩相協(xié)同強(qiáng)化的方法大幅提高合金的強(qiáng)度，在現(xiàn)有的研究中，添加Cu后，Al-Si-Mg合金的最大抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于350MPa。

發(fā)明內(nèi)容