[发明专利]提高铝合金中固溶体锆的方法

说明书

一种制造含有锆的铝合金的方法，该方法包括：将包含铝的第一组合物加热至大于或等于约580℃至小于或等于约800℃的第一温度。该方法进一步包括将包含铜‑锆化合物的第二组合物添加至第一组合物以形成第三组合物。第二组合物的铜‑锆化合物具有大于或等于约41％的锆至小于或等于约67％的锆以及余量铜的摩尔组成。该方法还包括以大于或等于约0.1℃/秒至小于或等于约100℃/秒的冷却速率将所述第三组合物固化至小于或等于固相线温度的第二温度，以及在小于或等于约715℃的第三温度下分解铜‑锆化合物。

背景技术

本章节提供与本发明相关的背景信息，但这并非必须是现有技术。

本发明涉及一种用于通过引入和溶解Cu-Zr合金和粉末来提高铝合金中的固溶体锆的方法。

作为背景，使用铝合金形成的部件在各种工业和应用中已变得越来越普遍，包括通用制造、建筑设备、汽车或其它运输工业、家用或工业结构、航天航空等等。例如，铝合金普遍地用在针对诸如汽车工业中的发动机缸盖、发动机缸体、变速器壳体以及悬架部件的铸件的制造工业中。通常期望通过提高固态锆水平来提高铝合金针对升高温度应用的热稳定性，以改进微观结构并且避免合金的机械特性的退化。然而，锆通常在各种铝合金中具有低溶解度，因此在增大铝合金中固态锆的量的方面具有挑战。

发明内容

本段落提供对本发明的总体概括，且并非是本发明的整个范围或其所有特征的全面公开。

在某些方面中，提供一种制造含有锆的铝合金的方法。该方法包括将包含铝的第一组合物加热至大于或等于约580℃至小于或等于约800℃的第一温度。该方法进一步包括将包含铜-锆化合物的第二组合物添加至第一组合物以形成第三组合物。第二组合物的铜-锆化合物具有大于或等于41％锆至小于或等于约67％锆以及余量铜的摩尔组成。该方法还包括以大于或等于约0.1℃/秒至小于或等于约100℃/秒的冷却速率将第三组合物固化至小于或等于固相线温度的第二温度。该方法还包括在小于或等于约715℃的第二温度下分解铜-锆化合物。

在一些实施例中，铜-锆化合物包括CuZr。

在一些实施例中，该方法进一步包括将至少一些锆溶解在铝中。

在一些实施例中，该方法进一步包括对第三组合物进行热处理，以产生含有锆的铝合金。热处理便于含有锆的铝合金中形成不同相的一种或多种沉淀物。

在一些实施例中，至少一些沉淀物包括锆(Zr)和铝(Al)的化合物。

在一些实施例中，沉淀物具有小于或等于约500微米(μm)的尺寸。

在一些实施例中，沉淀物具有小于或等于约500纳米(nm)的尺寸。

在一些实施例中，热处理包括将第三组合物加热至大于或等于第三组合物的固溶线温度至小于或等于第三组合物的固相线温度的第四温度，以形成固溶体。热处理还包括将固溶体淬火至大于或等于约20℃至小于或等于约300℃的第五温度，以形成淬火固溶体。热处理还包括将淬火固溶体加热至大于第五温度的第六温度，以产生含有锆的铝合金。

在一些实施例中，含有锆的铝合金包括选自：2xx系列、3xx系列、4xx系列、5xx系列、7xx系列及其组合的铸造铝合金。

在一些实施例中，含有锆的铝合金包括选自：2xx系列、3xx系列、4xx系列、5xx系列、6xx系列、8xx系列及其组合的锻造铝合金。

在一些实施例中，含有锆的铝合金包括大于或等于约0.1质量百分比至小于或等于约10质量百分比的铜和大于或等于约0.05质量百分比至小于或等于约5质量百分比的锆。

在一些实施例中，含有锆的铝合金包括大于或等于约0.5质量百分比至小于或等于约3质量百分比的铜。

在一个实施例中，含有锆的铝合金包括大于或等于含有锆的铝合金中锆的液体包晶组合物的锆。