部熔化后用石墨棒攪拌使 其混合均勻；（3)降溫至720°C加入A1-50CU中間合金、Al-IONi中間合金、Al-IOMn中間合 金、Mg-90Gd中間合金、A1-5Y中間合金、Mg-90Nd中間合金、Mg-20Sm中間合金、Al-20Er中 間合金、Al-20La中間合金，攪拌使其完全熔化；（4)降溫至720°C加入Al-Ti-B中間合金， 攪拌，靜置3?5分鐘；(5)在710°C時(shí)用鐘罩將鋁箔包裹的純鎂壓入鋁合金液中，攪拌使其 充分熔化；(6)升溫至720°C時(shí)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)用鐘罩將鋁箔包裹的六氯乙烷精煉劑壓入 錯(cuò)液中水平迂回運(yùn)動(dòng)，約IOmin精煉完畢后測(cè)氫的含量，并進(jìn)行爐前檢查；（7)在690°C的饒 注溫度下靜置30min，撇去表面浮渣，獲得鋁合金熔體，澆注準(zhǔn)備；(8)重力鑄造：保持鋁合 金熔體溫度為690°C，模具溫度為250°C。
[0061] 將制得的鑄造鋁合金進(jìn)行540°C、4小時(shí)的固溶處理、沸水冷卻以及250°C、10小時(shí) 的時(shí)效處理，最后獲得耐熱鑄造鋁合金。
[0062] 本實(shí)例中鑄造的耐熱鋁合金室溫抗拉強(qiáng)度為385Mpa，延伸率I. 5% ;300°C抗拉強(qiáng) 度為201MPa，延伸率6. 3% ;350°C抗拉強(qiáng)度為135MPa，延伸率13. 8%。
[0063] 實(shí)施例7 ：
[0064] 耐熱鑄造鋁合金的合金成分（重量百分比）：9.0% Si、4.0%Cu、2.5%Ni、1.4% Mg,0. 22% Μη,Ο. 18 % Ti,0. 05% Gd,0. 05% Y,0. 02% Nd,0. 02% Sm,0. I % Er,0. 6% La, 0. 1% Yb、0. 15% Fe，其他不可避免的雜質(zhì)小于0. 2%，其余為Al。
[0065] 該合金的熔煉工藝具體步驟為：（1)將熔煉原料在烘箱中預(yù)熱至200°C，保溫2小 時(shí)以上，將扒渣工具、鐘罩等表面清洗除銹涂上涂料，該涂料采用25%滑石粉和5%水玻璃 加入適量的水調(diào)和而成，再置于爐表面烘烤，烘烤溫度為200°C，烘烤1小時(shí)后清理，以防止 合金在熔煉過(guò)程中的增鐵；（2)預(yù)熱坩堝至400°C，在坩堝底部加入工業(yè)純鋁，純鋁在680? 700°C即開(kāi)始熔化，待純鋁熔化1/2時(shí)加入Al-35Si中間合金，全部熔化后用石墨棒攪拌使 其混合均勻；（3)降溫至720°C加入A1-50CU中間合金、Al-IONi中間合金、Al-IOMn中間合 金、Mg-90Gd中間合金、A1-5Y中間合金、Mg-90Nd中間合金、Mg-20Sm中間合金、Al-20Er中 間合金、Al-20La中間合金、Al-IOYb中間合金，，攪拌使其完全熔化；（4)降溫至720°C加入 Al-Ti-B中間合金，攪拌，靜置3?5分鐘；（5)在710°C時(shí)用鐘罩將鋁箔包裹的純鎂壓入鋁 合金液中，攪拌使其充分熔化；(6)升溫至720°C時(shí)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)用鐘罩將鋁箔包裹的 三合一精煉劑壓入鋁液中水平迂回運(yùn)動(dòng)，約IOmin精煉完畢后測(cè)氫的含量，并進(jìn)行爐前檢 查；（7)在690°C的澆注溫度下靜置30min，撇去表面浮渣，獲得鋁合金熔體，澆注準(zhǔn)備；(8) 重力鑄造：保持鋁合金熔體溫度為690°C，模具溫度為240°C。
[0066] 將制得的鑄造鋁合金進(jìn)行520°C、10小時(shí)的固溶處理、沸水冷卻以及200°C、14小 時(shí)的時(shí)效處理，最后獲得耐熱鑄造鋁合金。
[0067] 本實(shí)例中鑄造的耐熱鋁合金室溫抗拉強(qiáng)度為392Mpa，延伸率I. 9% ;300°C抗拉強(qiáng) 度為211MPa，延伸率5. 6% ;350°C抗拉強(qiáng)度為129MPa，延伸率13. 4%。
[0068] 實(shí)施例8 ：
[0069] 耐熱鑄造鋁合金的合金成分（重量百分比）：13.0%Si、4.0%Cu、2.5%Ni、1.4% Mg,0. 22% Μη,Ο. 18% Ti,0. 05% Gd,0. 05% Y,0. 02% Nd,0. 02% Sm,0. 1% Er,0. 02% La, 0. 7% Yb、0. 2% Fe，其他不可避免的雜質(zhì)小于0. 2%，其余為Al。
[0070] 該合金的熔煉工藝具體步驟為：（1)將熔煉原料在烘箱中預(yù)熱至200°C，保溫2小 時(shí)以上，將扒渣工具、鐘罩等表面清洗除銹涂上涂料，該涂料采用25%滑石粉和5%水玻璃 加入適量的水調(diào)和而成，再置于爐表面烘烤，烘烤溫度為200°C，烘烤1小時(shí)后清理，以防止 合金在熔煉過(guò)程中的增鐵；（2)預(yù)熱坩堝至400°C，在坩堝底部加入工業(yè)純鋁，純鋁在680? 700°C即開(kāi)始熔化，待純鋁熔化1/2時(shí)加入Al-35Si中間合金，全部熔化后用石墨棒攪拌使 其混合均勻；（3)降溫至720°C加入A1-50CU中間合金、Al-IONi中間合金、Al-IOMn中間合 金、Mg-90Gd中間合金、A1-5Y中間合金、Mg-90Nd中間合金、Mg-20Sm中間合金、Al-20Er中 間合金、Al-20La中間合金、Al-IOYb中間合金，，攪拌使其完全熔化；（4)降溫至720°C加入 Al-Ti-B中間合金，攪拌，靜置3?5分鐘；（5)在710°C時(shí)用鐘罩將鋁箔包裹的純鎂壓入鋁 合金液中，攪拌使其充分熔化；(6)升溫至720°C時(shí)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)用鐘罩將鋁箔包裹的 六氯乙烷精煉劑壓入鋁液中水平迂回運(yùn)動(dòng)，約IOmin精煉完畢后測(cè)氫的含量，并進(jìn)行爐前 檢查；（7)在690°C的澆注溫度下靜置30min，撇去表面浮渣，獲得鋁合金熔體，澆注準(zhǔn)備； (8)重力鑄造：保持鋁合金熔體溫度為690°C，模具溫度為210°C。
[0071] 將制得的鑄造鋁合金進(jìn)行510°C、12小時(shí)的固溶處理、沸水冷卻以及200°C、14小 時(shí)的時(shí)效處理，最后獲得耐熱鑄造鋁合金。
[0072] 本實(shí)例中鑄造的耐熱鋁合金室溫抗拉強(qiáng)度為385Mpa，延伸率2. 1 % ;300°C抗拉強(qiáng) 度為216MPa，延伸率6. 2% ;350°C抗拉強(qiáng)度為131MPa，延伸率14. 5%。
[0073] 本發(fā)明制備的耐熱鋁合金與現(xiàn)有的ZL109鋁合金的成分與性能對(duì)比分別如表1和 表2所示。
[0074] 表 1
[0075]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐熱鑄造鋁合金，其特征在于，由按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的如下元素組成：Si9. O? 13. 0%，Cu2. O ?5. 5%，Nil. O ?3. 5%，MgO. 6 ?I. 5%，TiO. 05 ?0· 2%，RE0. Ol ?1. 0%， MnO. 05?0. 25%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，其中，F(xiàn)e彡0. 4%。
2. 如權(quán)利要求1所述的耐熱鑄造鋁合金，其特征在于，所述RE為GcU Y、NcU Sm、Er、Yb、 La中的至少一種。
3. -種如權(quán)利要求1或2所述的耐熱鑄造鋁合金的鑄造方法，其特征在于，包括如下步 驟： a、 熔煉合金，獲得鋁合金熔體； b、 對(duì)所述鋁合金熔體進(jìn)行重力鑄造，獲得鋁合金鑄件； c、 將所述鋁合金鑄件依次進(jìn)行固溶處理、冷卻處理和時(shí)效處理后得到耐熱鑄造鋁合 金。
4. 如權(quán)利要求3所述的鑄造方法，其特征在于，步驟a具體包括如下操作： 將工業(yè)純鋁、工業(yè)純鎂、Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Al-Ni中間合金、Al-Mn中間 合金、稀土中間合金和Al-Ti-B中間合金分別在200?250°C下進(jìn)行預(yù)熱； 將所述工業(yè)純鋁進(jìn)行熔化，待工業(yè)純鋁熔化一半時(shí)加入Al-Si中間合金，待工業(yè)純鋁 以及Al-Si中間合金全部熔化后攪勻，在720?740°C加入Al-Cu中間合金、Al-Ni中間 合金、Al-Mn中間合金及稀土中間合金，保溫后攪勻，在710?730 °C后加入Al-Ti-B中間 合金，攪拌靜置后，在700?720°C加入工業(yè)純鎂，待所述工業(yè)純鎂完全熔化后，在710? 730°C時(shí)加入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉后靜置20?40分鐘，在680?700°C撇去表面浮渣，獲 得鋁合金熔體。
5. 如權(quán)利要求4所述的鑄造方法，其特征在于，所述精煉劑的加量低于所有原料總重 量的5%。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的鑄造方法，其特征在于，所述精煉劑是常規(guī)的含無(wú)機(jī)鹽的鋁 合金精煉劑或六氯乙烷。
7. 如權(quán)利要求3所述的鑄造方法，其特征在于，步驟b具體包括如下操作： 將所述鋁合金熔體在680?700°C下澆注到預(yù)熱至200?300°C的模具中，自然冷卻。
8. 如權(quán)利要求3所述的鑄造方法，其特征在于，步驟c中所述的固溶處理的溫度為 490?540°C，時(shí)間為4?18小時(shí)。
9. 如權(quán)利要求3所述的鑄造方法，其特征在于，步驟c中所述的冷卻處理是指按照常規(guī) 的爐冷、空冷或水淬方式進(jìn)行冷卻。
10. 如權(quán)利要求3所述的鑄造方法，其特征在于，步驟c中所述的時(shí)效處理的溫度為 170?250°C，時(shí)間為10?40小時(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐熱鑄造鋁合金及其重力鑄造制備方法，所述合金由按一定重量百分比計(jì)的如下元素組成：Si，Cu，Ni，Mg，Ti，RE，Mn，余量為Al。發(fā)明的耐熱鑄造鋁合金經(jīng)重力鑄造制備并對(duì)其實(shí)施固溶+人工時(shí)效(T6)處理后，合金的室溫抗拉強(qiáng)度σb≥380MPa，300℃抗拉強(qiáng)度σb≥200MPa，350℃抗拉強(qiáng)度σb≥120MPa；室溫延伸率δ≥1.5％，300℃延伸率δ≥5.0％，350℃延伸率δ≥13.0％。發(fā)明的合金及其重力鑄造制備方法與現(xiàn)有Al-Si系鑄造鋁合金及其重力鑄造制備方法相比，改善了鑄造性能，大幅度提高了合金的室溫及高溫機(jī)械性能，擴(kuò)大了Al-Si系鑄造鋁合金的應(yīng)用范圍。
【IPC分類】C22C1-03, C22C21-02, C22F1-043, C22C1-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104561688
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510039579
【發(fā)明人】王渠東, 隋育棟
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日