專利名稱：：一種含鈧鑄造耐熱鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于鑄造鋁合金材料，涉及一種鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金，特別是涉及一種含稀土鈧的鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金及其制備方法。背錄技術(shù)鋁銅系鑄造鋁合金是一種可熱處理強(qiáng)化型鋁合金，由于其較好的時(shí)效硬化能力和熱穩(wěn)定性，被用做中溫結(jié)構(gòu)材料。屬于這類典型材料有我國(guó)的ZL201與美國(guó)的242.0。ZL201鑄造鋁合金的主要化學(xué)成分及重量百分比為Cu4.5~5.3°/q,Mn0.6~1.0%,Ti0.15~0.35%,其余為A1，其室溫抗拉強(qiáng)度Ob為363MPa,300"時(shí)Ob為118MPa:242.0鑄造鋁合金的主要化學(xué)成分及其重量百分比為Cu3.5~4.5%，Mg1.2~1.8°/。，Ni1.7~2.3%,其余為鋁，其室溫抗拉強(qiáng)度Ob為275MPa,300^時(shí)為55MPa。因這兩種鑄造合金的室溫及中溫強(qiáng)度相對(duì)比較低，其主要應(yīng)用于不超過(guò)1501C時(shí)的工作環(huán)境中。為此有必要進(jìn)一步提髙其力學(xué)性能，使合金具有較好的室溫和中溫抗拉強(qiáng)度。目前尚沒(méi)有利用稀土鈧合金化技術(shù)促進(jìn)鋁銅鎂銀系鑄造鋁合金組織轉(zhuǎn)變和提高其耐熱性能的文獻(xiàn)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足和缺陷，提供一種稀土鈧合金化的鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金，使其通過(guò)稀土鈧的合金化，來(lái)細(xì)化合金晶粒度，細(xì)化時(shí)效析出相的尺寸，提髙析出相的熱穩(wěn)定性，來(lái)提髙合金的總體強(qiáng)度和中溫耐熱性能，使合金的性能超過(guò)ZL201與242.0A會(huì)CI寬o本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明鋁銅鎂銀系合金組份及重量百分比為Cu:4~6.5%,Mg:0.4~1.5%,Ag:0.3~1.5%，Mm0.3~0.6%，Zr:0.05~0.30%,Sc:0.05~0.60%，余量為Al。本發(fā)明的制備方法為各組份的重量百分比為Cu:4~6.5%,Mg:0.4~1.5%,Ag:0.3~1.5%,Mm0.3~0.6%,Zr:0.05M).30%，Sc:0.05~0.60%，余量為Al:將合金按上述比例配料，熔煉鑄錠，鑄錠經(jīng)45(K500X:均勻化處理，在515535X:固溶，150~200"0人工時(shí)效處理。本發(fā)明的具體制備過(guò)程為將合金配料在中頻感應(yīng)電阻爐中進(jìn)行熔煉，并用C2Cl6進(jìn)行精練，熔體靜置、扒渣后，通過(guò)鐵模澆鑄成圓坯，鑄錠在45(K5001C均勻化處理，然后再經(jīng)過(guò)515535"固溶淬火后，進(jìn)行150~20010人工時(shí)效處理。本發(fā)明的最佳實(shí)施例如下添加0.05%Sc形成的鑄造耐熱鋁合金，其組份及重量百分比為5.1%Cu，0.85%Mg，0.50%Ag，0.45°/。Mn，0.20%Zr，0.05%Sc,其余為Al。合金的抗拉強(qiáng)度CTb至少為室溫一35lMPa，300TC_175MPa，伸長(zhǎng)率至少為5.0%。添加0.30%Sc形成的鑄造耐熱鋁合金，其組份及重量百分比為5.35%Cu，0.75%Mg,1.2%Ag,0.60%Mn,0.30°/。Zr，0.30%Sc，其余為Al。合金的抗拉強(qiáng)度至少為室溫"430MPa，300"C^223MPa,伸長(zhǎng)率至少為5.5%。添加0.60%Se形成的鑄造耐熱鋁合金，其組份及重量百分比為6.0%Cu，1.0%Mg，0.82%Ag，0.38%Mn，0.15%Zr，0.60%Sc，其余為Al。合金的抗拉強(qiáng)度<jb至少為室溫~410MPa，300"~"203MPa,伸長(zhǎng)率至少為4.5%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著效果，本發(fā)明是在現(xiàn)有的鋁銅鎂銀系合金中添加微量稀土鈧，利用微量鈧的作用使鋁銅鎂銀系合金的原始鑄態(tài)組織得到細(xì)化。得到細(xì)化的鑄態(tài)組織通過(guò)進(jìn)一步的固溶時(shí)效處理，以獲得較好的組織，提髙了鑄造合金的總體強(qiáng)度和中溫耐熱性能，使其性能處于最佳狀態(tài)，合金的性能明顯超過(guò)傳統(tǒng)的ZL201與242.0鑄造鋁合金。圖l:本發(fā)明實(shí)施例l合金的鑄態(tài)組織照片；圖2:本發(fā)明實(shí)施例2合金的鑄態(tài)組織照片；圖3:本發(fā)明實(shí)施例3合金的鑄態(tài)組織照片圖4:本發(fā)明實(shí)施例4合金的鑄態(tài)組織照片；具體實(shí)施例方式結(jié)合本發(fā)明的方法提供以下實(shí)例本發(fā)明的實(shí)施例是在鋁銅鎂銀系合金(Cu:4~8%,Mg:0.4~1.5%，Ag:0.3~1.5%，Mn:0.3~0.6%，Zr:0.05~0.30%，Sc:0.05~0,60%,余量為A1。)配料中添加不同含量的鈧，其成分不同于ZL201鑄造鋁合金與242.0鑄造鋁合金(如表1和2所示)。合金采用中頻感應(yīng)電阻爐熔煉，并用C2Cl6進(jìn)行精練，通過(guò)鐵模澆鑄成圓坯，鑄錠先經(jīng)過(guò)均勻化處理，再固溶淬火，隨后進(jìn)行時(shí)效處理。室溫和中溫抗拉強(qiáng)度明顯高于ZL201與242.0合金(表3和4所示)。具體實(shí)施例說(shuō)明如下實(shí)施例l在鋁銅鎂銀合金中添加0.05%Sc，合金配料(原料為A00純鋁、Al-50Cu中間合金、2號(hào)工業(yè)純鎂、99.9n/o的白銀、Al-10Mn中間合金、A14Zr中間合金，Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應(yīng)電阻爐中熔煉，并用C2Cl6進(jìn)行精練處理，經(jīng)過(guò)靜置、扒渣，通過(guò)鐵模澆鑄成圓坯，460"C均勻化處理，然后在535*0固溶淬火，再在200匸進(jìn)行人工時(shí)效處理。合金的組份及其重量百分比為5.1%Cu，0.85%Mg,0.50%Ag，0.45%Mn，0.20%Zr，0.05°/oSc,其余為Al。合金的抗拉強(qiáng)度Ob:室溫2350MPa,300"C^170MPa。實(shí)施例2在鋁銅鎂銀合金中添加0.30%Sc,合金配料(原料為AOO純鋁、Al-50Cu中間合金、2號(hào)工業(yè)純鎂、99.9。/。的白銀、Al-10Mn中間合金、Al-4Zr中間合金，Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應(yīng)電阻爐中熔煉，并用C2Cl6進(jìn)行精練處理，經(jīng)過(guò)靜置、扒渣，通過(guò)鐵模澆鑄成圓坯，50(TC均勻化處理，然后在525^C固溶淬火后，再在185匸進(jìn)行人工時(shí)效處理。合金的組份及其重量百分比為5.35%Cu，0.750/oMg,1.2%Ag,0.60%Mn，0.30%Zr，0.30%Sc,其余為Al。合金的抗拉強(qiáng)度db:室溫2430MPa,300X^220MPa。實(shí)施例3在鋁銅鎂銀合金中添加0.60°/。Sc，合金配料(原料為AOO純鋁、Al-50Cu中間合金、2號(hào)工業(yè)純鎂、99.9%的白銀、AMOMn中間合金、Al-4Zr中間合金，Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應(yīng)電阻爐中熔煉，并用C2Clfi進(jìn)行精練處理，經(jīng)過(guò)靜置、扒渣，通過(guò)鐵模澆鑄成圓坯，480"C均勻化處理，然后在515"C固溶淬火后，再在150匸進(jìn)行人工時(shí)效處理。合金的組份及其重量百分比為6.0%Cu，1.0%Mg，0.8%Ag，0.38%Mn,0.15%Zr，0.60%Sc，其余為Al。合金的抗拉強(qiáng)度Ob:室溫^410MPa，300"C^200MPa。實(shí)施例4在鋁銅鎂銀合金中添加0.01/。Sc,合金配料(原料為AOO純鋁、Al-50Cu中間合金、2號(hào)工業(yè)純鎂、99.9c/o的白銀、Al-10Mn中間合金、Al-4Zr中間合金,Al-2Sc中間合金)在SG-12-13型中頻感應(yīng)電阻爐中熔煉，并用C2Cl6進(jìn)行精練處理，經(jīng)過(guò)靜置、扒渣，通過(guò)鐵模澆鑄成圓坯，4卯"均勻化處理，然后在51(TC固溶淬火后，再在165"進(jìn)行人工時(shí)效處理。合金的組份及其重量百分比為4.5%Cu，0.40%Mg，0.32%Ag,0.20°/oMn,0.10%Zr,0.01°/oSc,其余為Al。合金的抗拉強(qiáng)度Ob:室船335MPa，300X^110MPa。表1本發(fā)明合金的主要化學(xué)成分(重量百分比)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種含鈧鑄造耐熱鋁合金，含有Cu、Mg、Ag、Mn、Zr，其特征在于，還含有稀土Sc，各組份的重量百分比為Cu4～6.5％，Mg0.4～1.5％，Ag0.3～1.5％，Mn0.3～0.6％，Zr0.05～0.30％，Sc0.05～0.60％，余量為Al。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金，其特征是，各組份的重量百分比為5.1%Cu,0.85%Mg，0.50%Ag，0.45%Mn，0.20%Zr，0.05%Sc，其余為Al。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金，其特征是，各組份的重量百分比為5.35%Cu，0.75%Mg，1.2%Ag，0.60%Mn，0.30%Zr，0.30%Sc,其余為Al。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金，其特征是，各組份的重量百分比為6.0%Cu，1.00/oMg,0.82%Ag,0.38%Mn,0.15%Zr,0.60%Sc，其余為Al。5、權(quán)利要求1所述的一種含鈧鑄造耐熱鋁合金的制備方法，其特征是Cu:4~6.5%，Mg:0.4~1.5%,Ag:0.3~1.5%,Mn:0.3~0.60/o,Zr:0.05~0.30%，Sc:0.05~0.60%，余量為Al;將合金按上述比例配料，熔煉澆鑄，鑄錠經(jīng)45(M00"均勻化處理，在515~535"固溶，150~200"人工時(shí)效處理。全文摘要本發(fā)明涉及一種含鈧鑄造耐熱鋁合金，屬于鑄造鋁合金材料領(lǐng)域。本發(fā)明具體組份及其重量百分比為Cu4～6.5％，Mg0.4～1.5％，Ag0.3～1.5％，Mn0.3～0.6％，Zr0.05～0.30％，Sc0.05～0.60％，余量為Al。本發(fā)明的方法與現(xiàn)有的Al-Cu系鑄造鋁合金制備方法相比，改善了鑄造性能，大幅度提高了中溫機(jī)械性能。文檔編號(hào)C22C21/12GK101186987SQ20071003607公開(kāi)日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年11月7日優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日發(fā)明者楊太華,肖代紅申請(qǐng)人:中南大學(xué)