本發(fā)明是關(guān)于合金材料，特別是關(guān)于一種免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代交通工具的迅速發(fā)展，對(duì)交通工具材料的要求日益嚴(yán)格和多元化。汽車、高鐵和飛行器等交通工具的性能直接影響了人們的出行效率和安全。為了實(shí)現(xiàn)這些交通工具的輕量化，提高其運(yùn)行效率和減少能耗，輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用成為了一個(gè)有效的解決方案。輕質(zhì)鋁合金因其低密度、高強(qiáng)度、良好的可加工性和良好的耐腐蝕性而得到了廣泛的應(yīng)用。

2、輕質(zhì)鋁合金具有眾多優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)代交通工具對(duì)于輕量化和高強(qiáng)度的要求，從而在汽車、高鐵和飛行器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如，采用輕質(zhì)鋁合金材料可以有效減少汽車的整體重量，從而提高燃油效率和減少排放，同時(shí)也能提高高鐵和飛行器的速度和運(yùn)行效率。

3、然而，盡管輕質(zhì)鋁合金在室溫條件下具有出色的性能，但在中/高溫條件下，其性能會(huì)受到很大影響。在高溫條件下，鋁合金的強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的升高而急劇下降，使得它不能滿足在高溫環(huán)境下的應(yīng)用要求。例如，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、高速列車的制動(dòng)系統(tǒng)以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫環(huán)境中，傳統(tǒng)的鋁合金材料很難滿足持續(xù)服役的要求。

4、因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的中的問題有必要提供一種新的解決方案。

5、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金及其制備方法，該免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金具有優(yōu)異的耐熱性能和力學(xué)性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明供的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，其按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下成分：

4、鑭鈰混合稀土re：14~16%，硅：0.5~1%，鉬：0.2~0.5%，鈦：0.5~1%，鉻：0.2~0.5%，余量為鋁和不可避免的雜質(zhì)；其中，所述鑭鈰混合稀土re中鑭和鈰的含量均為30~70%，所述鑭鈰混合稀土re中其余稀土元素的含量≤1%。

5、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金中鉬、鈦和鉻的總含量為1~1.5%。

6、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的相組成包括α-al相和al11(ce,?la)3相。

7、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述al11(ce,?la)3相呈納米塊狀和/或網(wǎng)狀分布于所述α-al相上。

8、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的致密度大于99%。

9、第二方面，本發(fā)明提供了一種前述免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的制備方法，其包括以下步驟：

10、將鑭鈰混合稀土re、鋁和硅熔化、澆注，得到鑄態(tài)al-re-si合金；

11、將鑄態(tài)al-re-si合金進(jìn)行噴射成形，霧化形成al-re-si合金粉；

12、將al-re-si合金粉、鉬粉、鈦粉和鉻粉混勻，得到混合粉末；

13、采用非平衡快速凝固成型方式，對(duì)混合粉末進(jìn)行熔融成型，得到免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金。

14、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述噴射成形的霧化溫度為800~900℃，霧化壓力為5~10mpa，霧化距離為600~1000mm。

15、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述al-re-si合金粉的粒徑分布介于15~65μm之間，平均粒徑為45~55μm。

16、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，采用非平衡快速凝固成型方式，對(duì)混合粉末進(jìn)行熔融成型，具體為：采用激光粉末床對(duì)混合粉末進(jìn)行熔融成型。

17、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述激光粉末床的打印功率為220~300w，掃描速率為800~1200mm/s，激光體積能量密度為60~100j/mm3。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，通過特定的合金元素設(shè)計(jì)，結(jié)合非平衡快速凝固成型方式成型，以優(yōu)化合金的微觀結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)鋁合金在室溫及中高溫條件下優(yōu)良的力學(xué)性能；并且該免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金可直接打印成型，工藝流程短，穩(wěn)定性高，近凈成型，后續(xù)無需機(jī)加工，無需熱處理，可用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的耐熱鋁合金構(gòu)件，如內(nèi)燃機(jī)缸體，大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等。

技術(shù)特征：

1.一種免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下成分：

2.如權(quán)利要求1所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，其特征在于，所述免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金中鉬、鈦和鉻的總含量為1~1.5%。

3.如權(quán)利要求1所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，其特征在于，所述免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的相組成包括α-al相和al11(ce,?la)3相。

4.如權(quán)利要求3所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，其特征在于，所述al11(ce,?la)3相呈納米塊狀和/或網(wǎng)狀分布于所述α-al相上。

5.如權(quán)利要求1所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，其特征在于，所述免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的致密度大于99%。

6.一種如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的制備方法，其特征在于，所述噴射成形的霧化溫度為800~900℃，霧化壓力為5~10mpa，霧化距離為600~1000mm。

8.如權(quán)利要求6所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的制備方法，其特征在于，所述al-re-si合金粉的粒徑分布介于15~65μm之間，平均粒徑為45~55μm。

9.如權(quán)利要求6所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的制備方法，其特征在于，采用非平衡快速凝固成型方式，對(duì)混合粉末進(jìn)行熔融成型，具體為：

10.如權(quán)利要求9所述的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的制備方法，其特征在于，所述激光粉末床的打印功率為220~300w，掃描速率為800~1200mm/s，激光體積能量密度為60~100j/mm3。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金及其制備方法，屬于合金材料領(lǐng)域。該鋁合金按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下成分：鑭鈰混合稀土RE：14~16%，硅：0.5~1%，鉬：0.2~0.5%，鈦：0.5~1%，鉻：0.2~0.5%，余量為鋁和不可避免的雜質(zhì)；其中，所述鑭鈰混合稀土RE中鑭和鈰的含量均為30~70%，所述鑭鈰混合稀土RE中其余稀土元素的含量≤1%，免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金的制備方式包括：采用噴射沉積氣霧化制粉工藝制成Al?RE?Si合金粉，將Al?RE?Si合金粉和鉬粉、鈦粉、鉻粉混合后，再采用非平衡快速凝固成型方式成型。本發(fā)明提供的免熱處理高強(qiáng)耐熱鋁合金，通過特定的合金元素設(shè)計(jì)，結(jié)合非平衡快速凝固成型方式成型，以優(yōu)化合金的微觀結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)鋁合金在室溫及中高溫條件下優(yōu)良的力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：葉潔云,汪志剛,肖進(jìn)榮,李培龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6