專(zhuān)利名稱：一種Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁硅合金，具體涉及一種Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金作為金屬材料中典型的輕質(zhì)材料，具有高強(qiáng)度、低密度、高斷裂韌度，以及高抗應(yīng)力腐蝕能力等優(yōu)良特性，在機(jī)械、化工、汽車(chē)、建筑、航空、航天領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。對(duì)鋁合金鑄錠來(lái)說(shuō)，細(xì)化晶?？墒蛊鋬?nèi)部組織均勻，減少偏析，提高塑性及抗拉強(qiáng)度，防止裂紋和縮孔等缺陷。 ZL203合金成分為Cu4. (Γ5· 0%，余量為Al，雖可通過(guò)熱處理強(qiáng)化，獲得良好的力學(xué)性能，但其鑄造性能差，充型能力低，易產(chǎn)生疏松，且α-Al中有嚴(yán)重的晶內(nèi)偏析，，熱裂傾向大。稀土元素具有獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)，有獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)、大的原子磁矩、很強(qiáng)的自旋偶合特性，對(duì)鋁合金的影響也相當(dāng)獨(dú)特。國(guó)內(nèi)外對(duì)稀土鋁合金的研究日益增多，但對(duì)于稀土 Sm作為一種合金化元素對(duì)Al-Cu鑄造鋁合金的組織與性能的影響還未見(jiàn)報(bào)道，因此具有較大的研究?jī)r(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法，Sm以合適的量加入到Al-Cu合金中，能有效改善合金的顯微組織，以提高合金的力學(xué)性能。本發(fā)明所提供的Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金，其特征在于在Al-Cu合金中添加了稀土鑄造鋁合金重量百分比為O. Γ0. 6%的Sm，所述的Al-Cu合金中Cu的重量百分比為
4.0 5· 0%，余量為Al。本發(fā)明所提供的Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金制備方法為
(I)將Al-Cu合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Al和Al-Sm中間合金。在73(T750°C溫度范圍內(nèi)，將上述合金熔體保溫25 35分鐘后攪拌:Γ5分鐘。攪拌后將合金熔體除氣精煉后升至755 765°C撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄。(2)將上述所得合金在51(T530°C，保溫14 16h后在8(Tl00°C水中淬火。本發(fā)明的技術(shù)效果是在鋁合金中加入稀土 Sm不會(huì)提高生產(chǎn)成本，并且稀土 Sm的加入能明顯有效改善第二相的形態(tài)及分布，使得封閉網(wǎng)狀分布的第二相變薄，甚至呈完全不連續(xù)分布，減弱了第二相對(duì)基體的割裂能力，從而大幅度提高合金強(qiáng)度和延伸率。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，操作方便，且無(wú)三廢污染。


圖I為A1-5CU (質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金的顯微組織；
圖2為Al-4. 5Cu-0. 4Sm (質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金的顯微組織。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過(guò)一下實(shí)施實(shí)例作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施實(shí)例I :
合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))5. 0%Cu,余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將Al-Cu合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Al。將上述合金熔體在740°C保溫30分鐘后攪拌4分鐘，攪拌后將合金熔體除氣精煉后升至760°C撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄。將上述所得合金在510°C，保溫14h后在80°C水中淬火。實(shí)施實(shí)例2:
合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))4. 0%Cu，0. 2%Sm，余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將A1-50CU (質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Al和Al-Sm中間合金，其中稀土元素Sm占合金總重量的0.2%。將上述合金熔體在730°C保溫25分鐘后攪拌3分鐘。攪拌后將合金熔體除氣精煉后升至755°C撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄。將上述所得合金在520°C，保溫15h后在90°C水中淬火。實(shí)施實(shí)例3:
合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))4. 5%Cu，0. 4%Sm，余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將A1-50CU(質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Al和Al-Sm中間合金，其中稀土元素Sm占合金總重量的0.4%。將上述合金熔體在750°C保溫35分鐘后攪拌5分鐘。攪拌后將合金熔體除氣精煉后升至765°C撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄。將上述所得合金在530°C，保溫16h后在100°C水中淬火
實(shí)施實(shí)例4
合金的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))5. 0%Cu，0. 6%Sm，余量為Al。按上述成分配制合金，其熔鑄工藝為將A1-50CU (質(zhì)量分?jǐn)?shù))合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后，加入純Al和Al-Sm中間合金，其中稀土元素Sm占合金總重量的0.6%。將上述合金熔體在740°C保溫30分鐘后攪拌4分鐘。攪拌后將合金熔體除氣精煉后升至760°C撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄。將上述所得合金在820°C，保溫15h后在80°C水中淬火。將上述四個(gè)實(shí)施實(shí)例中獲得的合金鑄錠按GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法加工成拉伸試樣,在拉伸試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試不同實(shí)施實(shí)例試樣的力學(xué)性能,如表I所不。從表I可以看出，隨著Sm含量的增加，鑄態(tài)合金的力學(xué)性能大幅增加，當(dāng)Sm的含量增加到O. 4%時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)215MPa，較沒(méi)有加入Sm時(shí)，合金基體提高了 10%，同時(shí)延伸率達(dá)到6. 3%，較沒(méi)有加Sm的合金基體提高了 11%。將實(shí)施實(shí)例I和實(shí)施實(shí)例3制得的鑄態(tài)條件下的合金取樣，經(jīng)打磨、拋光、腐蝕后在光學(xué)顯微鏡下觀察合金顯微組織，如附圖I (實(shí)施實(shí)例I)和附圖2 (實(shí)施實(shí)例3)所示。從附圖中可以看出，稀土 Sm的加入能明顯有效改善第二相的形態(tài)及分布，使得封閉網(wǎng)狀分布的第二相變薄，甚至呈完全不連續(xù)分布，減弱了第二相對(duì)基體的割裂能力，從而大幅度提高合金強(qiáng)度和延伸率。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，安全可靠，操作方便，且無(wú)三廢污染。
表I. Al-Cu合金添加Sm前后鑄態(tài)條件下的力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金，其特征在于在Al-Cu合金中添加了稀土鑄造鋁合金重量百分比為O. Γ0. 6%的Sm，所述的Al-Cu合金中Cu的重量百分比為4. (Γ5. 0%，余量為Al。
2.—種權(quán)利要求I所述的一種Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于 (1)將Al-Cu合金加入到石墨坩堝中，在電阻爐中加熱至熔化后,加入純Al和Al-Sm中間合金，在73(T750°C溫度范圍內(nèi)，將上述合金熔體保溫25 35分鐘后攪拌3飛分鐘，攪拌后將合金熔體除氣精煉后升至755 765°C撇去表面浮渣進(jìn)行澆鑄； (2)將上述所得合金在51(T530°C，保溫14 16h后在8(Tl00°C水中淬火。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Al-Cu-Sm稀土鑄造鋁合金及其制備方法。所述的Al-Cu-Sm合金中Cu的重量百分比為4.0~5.0%，Sm的重量百分比為0.1~0.6%，余量為Al。熔煉時(shí)以Al-Sm中間合金的形式向鋁合金中添加Sm，將制得的鋁合金進(jìn)行固溶處理，溫度為430~440℃，時(shí)間為8~10h，然后在60~100℃水中淬火。本發(fā)明的技術(shù)效果是在鋁合金中加入稀土Sm不會(huì)提高生產(chǎn)成本，并且稀土Sm的加入能明顯有效改善第二相的形態(tài)及分布，使得封閉網(wǎng)狀分布的第二相變薄，甚至呈完全不連續(xù)分布，減弱了第二相對(duì)基體的割裂能力，從而大幅度提高合金強(qiáng)度和延伸率。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，操作方便，且無(wú)三廢污染。
文檔編號(hào)C22C21/12GK102828093SQ201210292489
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者胡志, 閆洪 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)