[发明专利]一种耐热稀土铝合金及其制备方法

说明书

本发明的目的是为了解决现有技术中稀土铝合金存在的问题，提供了一种耐热稀土铝合金及其制备方法，属于金属材料技术领域。耐热稀土铝合金各组分的质量百分比组成为：5～6％Zn，2～3％Mg，1～2％Cu，0.3～0.5％Gd，0.1～0.2％Nd，杂质元素总量小于0.1％，余量为Al。制备方法为各组分经过加热熔化，浇铸和热处理。本发明的稀土铝合金Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Gd‑Nd具有良好的综合力学性能，经固溶处理和时效处理后具有强度高、塑性好，各项性能相对稳定的特点，能够满足其在航空航天、军工、汽车及其它行业中的要求。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种耐热稀土铝合金及其制备方法。

背景技术

铝是轻质的金属结构材料，在航空航天、军工、汽车等领域应用日益增多，但铝合金的强度和耐热性欠佳严重影响其在航空航天、军工、汽车及其它行业中的应用，因此提高铝合金的强度和耐热性能是发展铝合金材料的重要课题。

现有的耐热铝合金的开发主要从限制位错运动和强化晶界入手，通过适当的合金化，引入热稳定性高的第二相、降低元素在铝基体中的扩散速率或者改善晶界结构状态和组织形态等手段来实现提高铝合金强度和耐热性的目的。

中国的稀土资源丰富，稀土铝合金的研究近年来不断增多和深入。到目前为止，在稀土铝合金的设计、制备和应用过程中仍存在许多不足之处：首先，稀土元素的含量对最终的稀土铝合金的各项性能影响较大，难以控制。过少的稀土量不足以提高合金的耐热性，过高的稀土量会由于稀土与氧、氢反应生成夹杂，在铸造过程中易产生热裂。其次，可供选择的稀土元素较多，而且多种稀土元素之间的相互作用较为复杂。目前可供选择的实际应用的耐热稀土铝合金种类较少，其高温性能不能完全满足其在航空航天、军工、汽车及其它行业中的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中耐热稀土铝合金开发中存在的问题，提供了一种耐热稀土铝合金及其制备方法。本发明的稀土铝合金Al-Zn-Mg-Cu-Gd-Nd具有良好的综合力学性能，经固溶处理和时效处理后具有强度高、塑性好，各项性能相对稳定的特点，特别是具有良好的耐热性能，能够满足其在航空航天、军工、汽车及其它行业中的要求。

一种耐热稀土铝合金，各组分的质量百分比组成为：5～6％Zn，2～3％Mg，1～2％Cu，0.3～0.5％Gd，0.1～0.2％Nd，杂质元素总量小于0.1％，余量为Al；

较好的，所述耐热稀土铝合金组分中的Nd和Gd的质量百分比之和为0.4～0.7％；

较好的，所述耐热稀土铝合金是由铝、锌、镁和中间合金Mg-30Gd、Mg-25Nd为原料熔炼而成；

较好的，铝、锌、镁、铜的纯度为99.9％，中间合金Mg-30Gd、Mg-25Nd的纯度为99.5％；

较好的，所述耐热稀土铝合金金相组织主要由α-Al基体和共晶(α-Al+β-Al₂Mg₃Zn₃+β-Al₂Cu)组成；合金的平均晶粒尺寸为40-50μm；

较好的，所述耐热稀土铝合金性能为：室温的抗拉强度＞600MPa，延伸率＞10％，150℃的抗拉强度＞560MPa，延伸率＞16％，200℃的抗拉强度＞530MPa，延伸率＞18％，250℃的抗拉强度＞460MPa，延伸率＞22％。

上述耐热稀土铝合金的制备方法，包括如下步骤：

①将铝、锌、铝、铜和中间合金Mg-30Gd、Mg-25Nd按上述比例配比并预热；

②将铝、锌、铜和镁加热熔化后，在700～720℃加入中间合金Mg-30Gd、Mg-25Nd，并保持该温度；

③当物料全部熔化后，将温度升至750～770℃后停止加热；