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CN105925859A - 一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法 - Google Patents

一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法；将配置好的Al‑Cu、Al‑Mn、Al‑V、Al‑Zr、Al‑Ti‑B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，并加入稀土La进行搅拌；搅拌均匀后加入Al‑Ti‑C，进行熔炼；待炉料全部融化，然后加入精炼剂精炼，扒渣后静置，浇入金属型模具中；将得到的铝铜合金材料进行热处理；将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。本发明通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al‑Ti‑C，改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度，所制得的铝铜合金材料综合性能优异。

Description

一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其是涉及一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法。
背景技术
铸造铝铜合金具有很高的室温力学性能，但是其高温强度不高，而且相关报道较少。研究其材料改性不仅可以改善合金组织，提高力学性能，而且会使其更加能够满足行业需求，为生产高质量、高强度铸件提供技术支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，实现有效改善合金组织，提高力学性能的目的；而且会使其更加能够满足行业需求，为生产高质量、高强度铸件提供技术支持。
为实现上述目的，本发明提供一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-Ti-C，改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度。
Cu：4.88%～5.3%；Mn：0.43%～0.6%；Ti：0.20%～0.35%；Cd：0.16%～0.25%；V：0.12%～0.3%；Zr：0.15%～0.2%；B：0.05%～0.06%；La:0.1%-0.3%；Al-Ti-C：0.2%～0.4%，余量为Al进行配料；
所述制备方法的具体操作步骤如下：
（1）按照元素的质量百分比，将配置好的Al-Cu、Al-Mn、Al-V、Al-Zr、Al-Ti-B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，并加入稀土La进行搅拌；搅拌均匀后加入Al-Ti-C，在740℃～780℃下进行熔炼；待炉料全部融化，金属液温度达到780℃时，匀速搅拌4～6min，然后加入精炼剂精炼温度为725℃～735℃；精炼时间为1 min～2min，扒渣后静置15 min～20min；温度降至708℃～712℃时，浇入金属型模具中；
（2）将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理：（538±5）℃；保温14h，采用40℃～60℃淬火；时效处理：（155±5）℃；保温8h；
（3）将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
所述精炼剂选用C2Cl6，其用量为0.65%。
本发明的有益效果是：通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-Ti-C和稀土La复合，改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度，使其具有优良的高温性能及铸造性能；所制得的铝铜合金材料综合性能优异，室温抗拉强度≥490MPa；高温(300℃)抗拉强度≥244MPa，延伸率≥8.5%。
附图说明
图1是实施例1的高温（300℃）拉伸SEM图；
图2是实施例2的高温（300℃）拉伸SEM图；
图3是实施例3的高温（300℃）拉伸SEM图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行说明。
实例1
元素质量百分数为Cu:5.07%、Mn:0.51%、Ti:0.2%、Cd:0.16%、V:0.12%、Zr:0.15%、 La：0.3%时，配合 Al-Ti-C：0.3%，进行复合。
将配置好的Al-Cu、Al-Mn、Al-V、Al-Zr、Al-Ti-B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，添加Al-Ti-C及La，在740-780℃下进行熔炼，待炉料全部熔化，金属液温度达到780℃时，匀速搅拌4-6min；然后加入精炼剂（0.65% C2Cl6）进行精炼，精炼温度为725-735℃，精炼时间为1-2min，扒渣后静置15-20min，温度升至708-712℃浇入金属型模具中；将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理：（538±5）℃保温14h,采用50℃淬火；时效处理：（155±5）℃保温8h。将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
经测试，常温下铸态抗拉强度及伸长率分别为208MPa、9%，300℃拉伸抗拉强度及延伸率分别为250MPa、7.85%，其SEM图如图1所示。
实例2
元素质量百分数为Cu:4.9%、Mn:0.48%、Ti:0.2%、Cd:0.16%、V:0.12%、Zr:0.15%、La：0.1%时，配合Al-Ti-C：0.2%，进行复合添加。
将配置好的Al-Cu、Al-Mn、Al-V、Al-Zr、Al-Ti-B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，添加不同含量的Al-Ti-C及La，在740-780℃下进行熔炼，待炉料全部熔化，金属液温度达到780℃时，匀速搅拌4-6min；然后加入精炼剂（0.65% C2Cl6）进行精炼，精炼温度为725-735℃，精炼时间为1-2min，扒渣后静置15-20min，温度升至708-712℃浇入金属型模具中；将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理：（538±5）℃保温14h,采用50℃淬火；时效处理：（155±5）℃保温8h。将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
经测试，常温下铸态抗拉强度及伸长率分别为203MPa、12%，300℃拉伸抗拉强度及延伸率分别为210MPa、8.5%，其SEM图如图2所示。
实例3
元素质量百分数为Cu:5.2%、Mn:0.57%、Ti:0.2、Cd:0.16%、V:0.12%、Zr:0.15%时，0.4% Al-Ti-C、0.5%La复合添加。
将配置好的Al-Cu、Al-Mn、Al-V、Al-Zr、Al-Ti-B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，添加不同含量的Al-Ti-C及La，在740-780℃下进行熔炼，待炉料全部熔化，金属液温度达到780℃时，匀速搅拌4-6min；然后加入精炼剂（0.65% C2Cl6）进行精炼，精炼温度为725-735℃，精炼时间为1-2min，扒渣后静置15-20min，温度升至708-712℃浇入金属型模具中；将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理：（538±5）℃保温14h,采用50℃淬火；时效处理：（155±5）℃保温8h。将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
经测试，常温下铸态抗拉强度及伸长率分别为211MPa、8.4%，300℃拉伸抗拉强度及延伸率分别为234MPa、7%，其SEM图如图3所示。
通过以上实施例，可以进一步说明，本发明中通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-Ti-C和稀土La复合，改善了合金的组织结构，达到了细化晶粒、强化晶界的目的，提高了铝铜合金的室温及高温强度，使其具有优良的高温性能及铸造性能；所制得的铝铜合金材料综合性能优异，室温抗拉强度≥490MPa；高温(300℃)抗拉强度≥244MPa，延伸率≥8.5%。

Claims (2)

1.一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，其特征在于，通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-Ti-C改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度，所述制备方法的具体操作步骤如下：
（1）按照元素的质量百分比：Cu：4.88%～5.3%；Mn：0.43%～0.6%；Ti：0.20%～0.35%；Cd：0.16%～0.25%；V：0.12%～0.3%；Zr：0.15%～0.2%；B：0.05%～0.06%；La：0.1%-0.3%；Al-Ti-C：0.2%～0.4%，余量为Al进行配料；将配置好的Al-Cu、Al-Mn、Al-V、Al-Zr、Al-Ti-B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，并加入稀土La进行搅拌；搅拌均匀后加入Al-Ti-C，在740℃～780℃下进行熔炼；待炉料全部融化，金属液温度达到780℃时，匀速搅拌4min～6min，然后加入精炼剂精炼温度为725℃～735℃；精炼时间为1 min～2min，扒渣后静置15 min～20min；温度降至708℃～712℃时，浇入金属型模具中；
（2）将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理：（538±5）℃；保温14h，采用40℃～60℃淬火；时效处理：（155±5）℃；保温8h；
（3）将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
2.根据权利要求1所述的一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，其特征在于，所述精炼剂选用C2Cl6，其用量为0.65%。
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