[发明专利]一种耐热铸造铝铜合金及制备方法

说明书

本发明公开了一种耐热铸造铝铜合金，其组分按重量百分比计分别为：Cu：2.0～3.5％，Mn：0.5～0.8％，Ti：0.2～0.6％，Sc：0.2～0.5％，Zr：0.1～0.3％，Cd：0.2～0.35％，杂质小于或等于0.1％，余量为铝。本发明的耐热铸造铝铜合金强度高，延伸率好，可在280℃高温下长时间使用。相比于传统高铜ZL205A合金，在相同的T6热处理条件下(538℃15h+室温水淬+175℃3h)，本发明合金抗拉强度高出20～30MPa，且在280℃保温100h强度不衰退。

技术领域

本申请属于金属材料领域，涉及一种耐热铸造铝铜合金及其制备方法。

背景技术

铝铜合金是一类轻质、高强、耐热型铸造铝合金，常应用于飞机、汽车、轮机的次承力部件，已在航空、航天、高铁、兵器等领域推广应用。相对于传统铸造铝合金，铝铜合金的耐热性较好，最高耐热、服役温度可达到200℃，但仍满足不了一些特殊、封闭、高温场合的使用需求，如某些特种发动机的支撑座、发动机罩、发动机冷端等部件，这些特殊部件通常要求服役温度超过250℃甚至更高，因此开发一种耐高温的铸造铝合金十分必要。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种高强、耐热型铸造铝铜合金，具体技术方案如下：

一种耐热铸造铝铜合金，其特征在于，所述铸造铝铜合金包括以下质量百分比的合金成分：Cu：2.0～3.5％，Mn：0.5～0.8％，Ti：0.2～0.6％，Sc：0.2～0.5％，Zr：0.1～0.3％，Cd：0.2～0.35％，B：0.002～0.08％，杂质小于或等于0.1％，余量为铝。

进一步，所述铸造铝铜合金含有2.8～3.5％质量的Cu。

所述铸造铜铝合金含有0.6～0.7％质量的Mn。

包含0.3～0.5％质量的Ti。

包含0.3～0.48％质量的Sc。

包含0.15～0.25％质量的Zr。

包含0.2～0.28％质量的Cd。

包含0.002～0.04％质量的B。

本申请还同时公开了一种前述耐热铸造铝铜合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，先将熔炉升温至300～400℃保温20-35min，按质量百分比将纯铝、Cu、Ti、Sc、Zr、Mn放入坩埚中加热、熔化，坩埚在820～840℃保温保温1-2h，待全部熔化为铝合金熔体后，加入部分B，搅拌10-15min；

第二步，将铝合金熔体降温至710℃～730℃，并加入按质量百分比配比的金属Cd，搅拌3～5min，加入熔体质量0.2～0.4％的精炼剂，搅拌10～15min；

第三步，将铝熔体维持在710℃～730℃，按质量百分比加入余下的B，搅拌3～5min，加入熔体质量0.05～0.1％的精炼剂，静置20～30min，进行浇注。

进一步，在第一步中，所述Cu、Ti、Sc、Zr、Mn部分或全部采用铝基中间合金的形式。

所述铝基中间合金包括AlCu50、AlTi4、AlSc2、AlZr4、AlMn10，所述中间合金中的元素含量要求满足GB/T 27677-2011要求。

在第一步和第三步中，所述B采用Al5TiB1A中间合金的形式，所述中间合金中的元素含量要求满足GB/T 27677-2011要求。

其中，在第一步中，所加入B的质量为所预定在整个耐热铸造铝铜合金中B质量百分比的55～65％；

在第三步中，加入B的质量为所预定在整个耐热铸造铝铜合金中B质量百分比的45％～35％。