[发明专利]一种含钪铸造耐热铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造铝合金材料，涉及一种铝铜镁银系铸造耐热铝合金，特别是涉及一种含稀土钪的铝铜镁银系铸造耐热铝合金及其制备方法。

背景技术

铝铜系铸造铝合金是一种可热处理强化型铝合金，由于其较好的时效硬化能力和热稳定性，被用做中温结构材料。属于这类典型材料有我国的ZL201与美国的242.0。ZL201铸造铝合金的主要化学成分及重量百分比为：Cu4.5～5.3％，Mn0.6～1.0％，Ti0.15～0.35％，其余为Al，其室温抗拉强度σ_b为363MPa，300℃时σ_b为118MPa；242.0铸造铝合金的主要化学成分及其重量百分比为：Cu3.5～4.5％，Mg1.2～1.8％，Ni1.7～2.3％，其余为铝，其室温抗拉强度σ_b为275MPa，300℃时σ_b为55MPa。因这两种铸造合金的室温及中温强度相对比较低，其主要应用于不超过150℃时的工作环境中。为此有必要进一步提高其力学性能，使合金具有较好的室温和中温抗拉强度。目前尚没有利用稀土钪合金化技术促进铝铜镁银系铸造铝合金组织转变和提高其耐热性能的文献报道。

发明内容

本发明的目的针对现有技术不足和缺陷，提供一种稀土钪合金化的铝铜镁银系铸造耐热铝合金，使其通过稀土钪的合金化，来细化合金晶粒度，细化时效析出相的尺寸，提高析出相的热稳定性，来提高合金的总体强度和中温耐热性能，使合金的性能超过ZL201与242.0合金。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明铝铜镁银系合金组份及重量百分比为：Cu：4～6.5％，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％，余量为Al。

本发明的制备方法为：各组份的重量百分比为：Cu：4～6.5％，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％，余量为Al；将合金按上述比例配料，熔炼铸锭，铸锭经450～500℃均匀化处理，在515～535℃固溶，150～200℃人工时效处理。

本发明的具体制备过程为：将合金配料在中频感应电阻炉中进行熔炼，并用C₂Cl₆进行精练，熔体静置、扒渣后，通过铁模浇铸成圆坯，铸锭在450～500℃均匀化处理，然后再经过515～535℃固溶淬火后，进行150～200℃人工时效处理。

本发明的最佳实施例如下：

添加0.05％Sc形成的铸造耐热铝合金，其组份及重量百分比为：5.1％Cu，0.85％Mg，0.50％Ag，0.45％Mn，0.20％Zr，0.05％Sc，其余为Al。合金的抗拉强度σ_b至少为：室温-351MPa，300℃-175MPa，伸长率至少为5.0％。

添加0.30％Sc形成的铸造耐热铝合金，其组份及重量百分比为：5.35％Cu，0.75％Mg，1.2％Ag，0.60％Mn，0.30％Zr，0.30％Sc，其余为Al。合金的抗拉强度σ_b至少为：室温-430MPa，300℃-223MPa，伸长率至少为5.5％。

添加0.60％Sc形成的铸造耐热铝合金，其组份及重量百分比为：6.0％Cu，1.0％Mg，0.82％Ag，0.38％Mn，0.15％Zr，0.60％Sc，其余为Al。合金的抗拉强度σ_b至少为：室温-410MPa，300℃-203MPa，伸长率至少为4.5％。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明具有实质性特点和显著效果，本发明是在现有的铝铜镁银系合金中添加微量稀上钪，利用微量钪的作用使铝铜镁银系合金的原始铸态组织得到细化。得到细化的铸态组织通过进一步的固溶时效处理，以获得较好的组织，提高了铸造合金的总体强度和中温耐热性能，使其性能处于最佳状态，合金的性能明显超过传统的ZL201与242.0铸造铝合金。

附图说明

图1：本发明实施例1合金的铸态组织照片；

图2：本发明实施例2合金的铸态组织照片；

图3：本发明实施例3合金的铸态组织照片；

图4：本发明实施例4合金的铸态组织照片；

具体实施方式

结合本发明的方法提供以下实例：