[发明专利]一种降低热裂敏感倾向性的Al-4Cu(TiZr)合金及工艺

说明书

一种降低热裂敏感倾向性的Al‑4Cu(TiZr)合金及工艺，Al‑4Cu(TiZr)合金的原料包括：工业纯Al、Al‑30wt.％Cu中间合金和晶粒细化剂Al‑0.3Ti‑0.6Zr；该材料各元素质量百分比含量为：Cu：3.5‑4.5wt.％、Ti0.1‑0.4wt.％、Zr0.3‑0.6wt.％，杂质总量小于等于0.40wt.％和余量为Al。工艺为：先将纯Al预热20‑30min，180‑200℃温度；熔化纯Al；将预热后的Al‑30wt.％Cu中间合金和晶粒细化剂Al‑0.3Ti‑0.6Zr直接加入纯Al熔体中，搅拌混合均匀后，熔体温度继续升高到790‑800℃，保温1‑1.5小时；再降低到720‑740℃，静置20‑30分钟，扒去表面浮渣后浇铸到预热温度为200‑250℃的热裂测试模具中30‑60分钟，待铸件完全凝固后取出样品观察合金的热裂敏感倾向性。

技术领域

本发明属于材料性能优化领域，涉及一种降低热裂敏感倾向性的Al-4Cu(TiZr)合金及性能优化工艺。

背景技术

Al-Cu铸造合金是应用最早的一种可热处理型铸造合金，其最大的特点是耐热性高，是所有铸造铝合金中耐热性最高的一类合金。其高温强度随着铜含量的增加而提高。但铜含量增加，合金的密度增加，脆性增大，焊接性能下降，耐蚀性降低。Al-Cu合金中的Cu元素含量为4％～6wt.％时，Al-Cu合金的热处理强化效果最好；该合金具有高的热处理效果和热稳定性，适于铸造高温铸件。但这种合金的线收缩和热裂倾向大，铸造性能差，易产生热裂纹，产生铸造缺陷的问题。

发明内容

发明目的

本发明为了解决现有Al-4Cu合金热裂倾向性高，产生铸造缺陷的问题，提供一种降低Al-4Cu(TiZr)即Al-4Cu合金中添加晶粒细化剂Al-0.3Ti-0.6Zr的合金热裂敏感倾向性的优化工艺，使Al-4Cu(TiZr)合金的热裂敏感倾向性降低或不产生热裂纹，以满足工业领域的需要。

技术方案

一种降低热裂敏感倾向性的Al-4Cu(TiZr)合金，所述Al-4Cu(TiZr)合金的原料包括：工业纯Al、Al-30wt.％Cu中间合金和晶粒细化剂Al-0.3Ti-0.6Zr；该材料各元素质量百分比含量为：Cu：3.5-4.5wt.％、Ti0.1-0.4wt.％、Zr0.3-0.6wt.％，杂质总量小于等于0.40wt.％和余量为Al。

降低热裂敏感倾向性的Al-4Cu(TiZr)合金的工艺为：

预热熔化：先将工业纯Al预热20-30min，温度为180-200℃，以减少其表面的水分；用氧化铝坩埚在井式电炉中熔化工业纯Al；

混合：待作为母合金的工业纯Al全部熔化后，先将Al-30wt.％Cu中间合金和晶粒细化剂Al-0.3Ti-0.6Zr在高于工业纯Al预热温度的20-50℃条件下预热20-30min，将预热后的Al-30wt.％Cu中间合金和晶粒细化剂Al-0.3Ti-0.6Zr直接加入工业纯Al熔体中，经机械搅拌5-10分钟，搅拌速率为100-120rpm，混合均匀后，熔体温度继续升高到790-800℃，并在该温度下保温1-1.5小时；

铸模：保温后再降低到720-740℃，静置20-30分钟，扒去表面浮渣后浇铸到预热温度为200-250℃的热裂测试模具中30-60分钟，待铸件完全凝固后取出样品观察合金的热裂敏感倾向性。

优点及效果：

通过上述成分配比和制备工艺制出的Al-4Cu(TiZr)合金热裂敏感倾向性显著降低，熔体在790-800℃下保温1-1.5小时，合金液中的所有固相晶粒及原子集团被“溶解”，完全消失，破坏原始合金的组织遗传性，不必添加合金元素就能达到变质效果，从而降低合金的热裂敏感倾向性。

附图说明

图1为本发明实施例1的Al-4Cu(TiZr)合金热裂曲线；