[发明专利]一种铸造铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别涉及铝合金铸造领域。

背景技术

铝合金是一种较年轻的金属材料，在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝材的需求量骤减，铝工业界便着手开发民用铝合金，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。现在，铝材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成为第二大金属材料。铝合金的发展可追溯到1906年时效强化现象在柏林被Alfred Wilm偶然发现，硬铝Duralumin、随之研制成功并用于飞机结构件上。在此基础上随后开发出多种Al-Cu系合金。法国于20世纪初研制成功A-U5GT((W)si≤0.05％，(W)Fe≤0.10％)铝合金，抗拉强度(T4)≥275Mpa、SAEJ452-1989)，投入生产应用，已列入法国国家标准和宇航标准；美国铝协会牌号201.0(1968年)和206.0(1967年)合金都是在A-U5GT基础上经改进而形成的，1974年的204.0铝合金等同于A-U5GT；201.0(AlCu4AgMgMn)的商业名称是KO-1(ASTM B26/B26(M)-1999，抗拉强度T7状态为415Mpa，延伸率3％)，受美国专利保护，且成分含Ag(0.4％-1.0％)，成本高。俄罗斯BAJ110主元素成分相当于国内的ZL204，但添加微量元素保密，仅用于军事或其他要求高的领域。

我国研制了ZL204A、ZL205A等铸造用铝合金牌号，ZL204A T5状态值下抗拉强度440Mpa，δ₅＞4％。按技术标准(GB1173-86)规定，ZL205A的抗拉强度T5状态为435Mpa，T6状态下为465Mpa(GB/T1173-1995标准，ZL205A(T6)的抗拉强度为470Mpa)，是目前世界上强度最高的铸造铝合金材料之一。ZL205A(T5)的塑性好，伸长率可达7％，该合金已在我国航空、航天领域得到广泛应用，但其成分含有V贵重金属元素，价格高昂；同时，需用精铝或高纯铝作基体金属，不但增加成本，原料供应也受限制。另外，在ZL205A基础上加入RE研制了ZL209，仍受添加V元素成本高的限制。北京航空材料研究院吕杰等研制出一种与ZL205A主成分相近的铝合金，但微量元素中含有0.1％-0.25％V，其抗拉强度在385-405Mpa之间、伸长率达19％～23％，仅见文献研究报道，且抗拉强度稍低，原材料含有价格昂贵的V。但是铝铜合金铸造性能较差，铸造过程中容易产生裂纹等缺陷，所以很难用于一些结构复杂的大中型铸件，这限制了铝铜合金的应用。

目前，广泛应用的铝硅合金具有优良的铸造性能，如流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小，经过变质和热处理之后，具有较好的力学性能，是目前应用最广泛的一类铝合金，如ZL101、ZL104合金，但是仍然面临力学性能有待提高的问题。

中国专利申请号200810204630.5公开了一种铸造铝硅合金的制备方法，其结合铝硅与铝铜合金的优点，通过优化合金组分及制备方法产生了一种新的铝硅铜合金。但其合金组分中硅的含量高达6.5-7.5％，虽然铸造性能尚好，但其强度较低，只有300-320MPa左右。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种铸造铝合金的制备方法，解决现有技术的铝合金铸造性能和/或力学性能较差的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：

1)配料：原料使用纯Al及Al-12wt％Si、Al-50wt％Cu、Al-10wt％Mn、Cd、Al-5wt％Ti和Al-10wt％Mg中间合金；

2)熔炼：按照目标成分2.5-3.5％Si，5.5-6.5％Cu，0.5-0.55％Mn，0.05-0.25％Cd，0.3-0.5％Ti，3.5-5％Mg，B微量，C微量，P微量，稀土元素微量，余下为Al；杂质Fe含量不大于0.15％，杂质总量不大于0.40％称量步骤1)的各原料；使用电阻坩埚炉熔炼，坩埚升温预热至460-480℃，依次加入纯Al、Al-Si、Al-Cu、Al-Mn、Al-Ti、Al-Mg、以及Cd，预热1-2小时，然后升温熔化