[发明专利]一种优质高强铸造铝合金材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造铝合金领域，具体涉及一种优质高强铸造铝铜合金材料及制备方法。

背景技术

铝是有色金属中最常用的金属，铝的世界年产量比除铝以外的有色金属总和还要多。纯铝具有优良的导电和导热性能，表面有一层稀薄而致密的氧化膜保护，具有良好的耐蚀性。以铝为基加入各种合金元素组成结构材料的铝合金，力学性能大幅提高。且由于铝密度小，比强度高，在添加某些元素如钛的情况下，其强度超过很多合金钢，因而在机械制造、航空航天、节能汽车以及建筑材料方面获得了广泛的应用，以实现节能降耗。

铸造铝合金的熔炼、浇注温度较低，熔化潜热大，流动性好，特别适合获得尺寸精度高、表面光洁、内在质量好的薄壁、复杂铸件，但是由于铝合金中添加了许多的合金元素，导致在铸造时，容易在某些位置产生疏松、偏析等缺陷，这些缺陷严重制约了铸造铝合金的广泛使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于低压铸造的铝铜合金材料及制备方法，通过本技术方案，其生产的铝合金铸锭综合性能更加优异。

本发明的技术方案如下所述。

一种铸造铝合金的材料，其组成按重量百分比为：4.5-6.5%铜、1-1.5%锰、0.35-0.65%钛、0.4-1.0%镁、0.2-0.5%锆、3-6%RE（稀土）、0.01-0.03%硼、<0.1%硅、<0.2%锌、<0.2%铁，其余杂质含量<0.8%，铝余量。

所述制备方法包括如下过程：（1）配料，按重量百分比为：4.5-6.5%铜、1-1.5%锰、0.35-0.65%钛、0.4-1.0%镁、0.2-0.5%锆、3-6%RE、0.01-0.03%硼、<0.1%硅、<0.2%锌、<0.2%铁，其余杂质含量<0.8%，铝余量进行配料；（2）熔炼，首先加入按上述配料计算的纯铝重量的65%以及其它的中间合金在高频真空熔炼炉中以850℃进行熔炼，待合金全部熔化后将剩余铝锭加入继续熔炼，并将熔炼温度降至750℃，待合金全部熔化后保温30-60分钟进行浇注铸锭；在该浇注中冷却速度为40-50℃/min，冷却至300℃后空冷。

所述的钛、锆、RE（稀土）等元素分别以铝钛中间合金、铝锆中间合金、AlRE中间合金的方式加入。

所述的RE(稀土)元素为两种以上的稀土元素混合。

所述的稀土元素（RE）主要包括La（镧）、Ce（铈）、Nd（钕）、Eu（铕）、Er（铒）、Y（钇）、Dy（镝）等。

本发明同现有的技术相比的有益效果包括：（1）通过在铝合金中添加锰、钛、锆、稀土元素等，能够在凝固和后续的热处理过程中形成一次、二次强化相弥散析出均匀分布，使得它们发挥阻碍晶界滑移，抑制晶界扩展的作用，大大提高了铝铜系合金的强化效果；（2）本发明通过对杂质元素含量上限的控制，有效提高合金的铸造性能以及力学性能；（3）本发明通过在高频真空感应熔炼炉中对铝合金进行超温处理，极大的减少了原子团簇的聚集以及合金元素的偏析，提高了合金熔体洁净度。

具体实施方式

以下通过具体的实例来详细说明本发明的具体技术方案。

实施例1

制备方法包括如下过程；（1）配料，按重量百分比为：4.5%铜，1%锰，0.35%钛，0.4%镁，0.2%锆，3%稀土，0.01%硼，0.05%硅，0.1%锌，0.1%铁，杂质含量0.5%，铝余量。其中，钛、锆、R（稀土）等元素分别以铝钛中间合金、铝锆中间合金、AlRE中间合金的方式加入；（2）熔炼，首先往高频真空熔炼炉中加入按上述配料计算的纯铝重量的65%以及其它中间合金在850℃下进行熔炼，直至全部合金熔化成液态后，将剩余的铝锭加入继续进行熔炼并将熔炼温度降至750℃，待合金全部熔化后，保温30-60分钟进行浇注铸锭；在该浇注中冷却速度为40-50℃/min，冷却至300℃后空冷。

实施例2

制备方法包括如下过程：（1）配料，按重量百分比为：6.5%铜，1.5%锰，0.65%钛，1.0%镁，0.5%锆，6%稀土，0.03%硼，0.05%硅，0.1%锌，0.1%铁，杂质含量0.5%，铝余量。其中，钛、锆、RE（稀土）等元素分别以铝钛中间合金、铝锆中间合金、AlRE中间合金的方式加入；（2）熔炼，首先往高频真空熔炼炉中加入按上述配料计算的纯铝重量的65%以及其它中间合金在850℃下进行熔炼，直至全部合金熔化成液态后，将剩余的铝锭加入继续进行熔炼并将熔炼温度降至750℃，待合金全部熔化后，保温30-60分钟进行浇注铸锭；在该浇注中冷却速度为40-50℃/min，冷却至300℃后空冷。