一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法；將配置好的Al?Cu、Al?Mn、Al?V、Al?Zr、Al?Ti?B等中間合金和鎘、純鋁投入熔煉爐，并加入稀土La進(jìn)行攪拌；攪拌均勻后加入Al?Ti?C，進(jìn)行熔煉；待爐料全部融化，然后加入精煉劑精煉，扒渣后靜置，澆入金屬型模具中；將得到的鋁銅合金材料進(jìn)行熱處理；將熱處理后材料加工成所需尺寸，分別進(jìn)行室溫拉伸和高溫拉伸。本發(fā)明通過優(yōu)化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al?Ti?C，改善合金的組織結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界，提高鋁銅合金的室溫及高溫強(qiáng)度，所制得的鋁銅合金材料綜合性能優(yōu)異。
【專利說明】
一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄造鋁銅合金具有很高的室溫力學(xué)性能，但是其高溫強(qiáng)度不高，而且相關(guān)報道較少。研究其材料改性不僅可以改善合金組織，提高力學(xué)性能，而且會使其更加能夠滿足行業(yè)需求，為生產(chǎn)高質(zhì)量、高強(qiáng)度鑄件提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法，實現(xiàn)有效改善合金組織，提高力學(xué)性能的目的；而且會使其更加能夠滿足行業(yè)需求，為生產(chǎn)高質(zhì)量、高強(qiáng)度鑄件提供技術(shù)支持。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法，通過優(yōu)化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C，改善合金的組織結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界，提高鋁銅合金的室溫及高溫強(qiáng)度。
[0005]Cu:4.88%?5.3%;Mn:0.43%?0.6%;T1:0.20%?0.35%;Cd:0.16%?0.25%;V:0.I2%?0.3%; Zr: 0.15%?0.2%; B: 0.05%?0.06%; La: 0.1%-0.3%; Al-T1-C: 0.2%?0.4%，余量為Al進(jìn)行配料；
所述制備方法的具體操作步驟如下:
(1)按照元素的質(zhì)量百分比，將配置好的Al-Cu、Al-Mn、Al-V、Al-Zr、Al-T1-B等中間合金和鎘、純鋁投入熔煉爐，并加入稀土 La進(jìn)行攪拌;攪拌均勻后加入Al-T1-C，在740 °C?780°C下進(jìn)行熔煉;待爐料全部融化，金屬液溫度達(dá)到780 0C時，勻速攪拌4?6min，然后加入精煉劑精煉溫度為725°C?735°C ;精煉時間為I min?2min，扒渣后靜置15 min?20min;溫度降至708 °C?712 0C時，澆入金屬型模具中；
(2)將上述得到的鋁銅合金材料進(jìn)行熱處理，固溶處理:(538±5)°C;保溫14h，采用400C?60 0C淬火；時效處理:(155 ± 5) °C ;保溫8h ；
(3)將熱處理后材料加工成所需尺寸，分別進(jìn)行室溫拉伸和高溫拉伸。
[0006]所述精煉劑選用C2C16，其用量為0.65%。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:通過優(yōu)化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C和稀土La復(fù)合，改善合金的組織結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界，提高鋁銅合金的室溫及高溫強(qiáng)度，使其具有優(yōu)良的高溫性能及鑄造性能；所制得的鋁銅合金材料綜合性能優(yōu)異，室溫抗拉強(qiáng)度多490MPa ；高溫(300 °C)抗拉強(qiáng)度彡244MPa，延伸率彡8.5%。
【附圖說明】
[0008]圖1是實施例1的高溫(300°C)拉伸SEM圖； 圖2是實施例2的高溫(300 °C)拉伸SEM圖；
圖3是實施例3的高溫(300 °C)拉伸SEM圖。
【具體實施方式】
[0009]以下通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0010]實例I
元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Cu: 5.07%、Mn: 0.51%、T1: 0.2%、Cd: 0.16%、V: 0.12%、Zr: 0.15%、La:0.3%時，配合Al-T1-C:0.3%,進(jìn)行復(fù)合ο
[0011]將配置好的六1-(:11、41-111^1^1-2141-1^-8等中間合金和鎘、純鋁投入熔煉爐，添加Al-T1-C及La，在740-780 V下進(jìn)行熔煉，待爐料全部熔化，金屬液溫度達(dá)到780 V時，勻速攪拌4-6min;然后加入精煉劑(0.65% C2C16)進(jìn)行精煉，精煉溫度為725-735°C，精煉時間為l_2min，扒渣后靜置15-20min，溫度升至708-712°C澆入金屬型模具中；將上述得到的鋁銅合金材料進(jìn)行熱處理，固溶處理:(538±5)°C保溫14h，采用50°C淬火;時效處理:(155±5)°C保溫8h。將熱處理后材料加工成所需尺寸，分別進(jìn)行室溫拉伸和高溫拉伸。
[0012]經(jīng)測試，常溫下鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度及伸長率分別為208MPa、9%，300°C拉伸抗拉強(qiáng)度及延伸率分別為250MPa、7.85%，其SEM圖如圖1所示。
[0013]實例2
元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Cu: 4.9%、Mn: 0.48%、T1: 0.2%、Cd: 0.16%、V: 0.12%、Zr: 0.15%、La:
0.1%時，配合Al-T1-C: 0.2%，進(jìn)彳丁復(fù)合添加。
[0014]將配置好的六1-(:11、41-111^1^1-2141-1'^等中間合金和鎘、純鋁投入熔煉爐，添加不同含量的Al-T1-C及La，在740-780 °C下進(jìn)行熔煉，待爐料全部熔化，金屬液溫度達(dá)到780°C時，勻速攪拌4-6min;然后加入精煉劑(0.65% 02(:16)進(jìn)行精煉，精煉溫度為725_735°C，精煉時間為l_2min，扒渣后靜置15-20min，溫度升至708-712°C澆入金屬型模具中；將上述得到的鋁銅合金材料進(jìn)行熱處理，固溶處理:(538±5)°C保溫14h，采用50°C淬火;時效處理:(155±5)°C保溫8h。將熱處理后材料加工成所需尺寸，分別進(jìn)行室溫拉伸和高溫拉伸。
[0015]經(jīng)測試，常溫下鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度及伸長率分別為203MPa、12%，300°C拉伸抗拉強(qiáng)度及延伸率分別為210MPa、8.5%，其SEM圖如圖2所示。
[0016]實例3
元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為Cu: 5.2%、Mn: 0.57%、T1: 0.2、Cd: 0.16%、V: 0.12%、Zr: 0.15%時，0.4%Al-T1-C、0.5%La 復(fù)合添加。
[0017]將配置好的六1-(:11、41-111^1^1-2141-1'^等中間合金和鎘、純鋁投入熔煉爐，添加不同含量的Al-T1-C及La，在740-780 °C下進(jìn)行熔煉，待爐料全部熔化，金屬液溫度達(dá)到780°C時，勻速攪拌4-6min;然后加入精煉劑(0.65% 02(:16)進(jìn)行精煉，精煉溫度為725_735°C，精煉時間為l_2min，扒渣后靜置15-20min，溫度升至708-712°C澆入金屬型模具中；將上述得到的鋁銅合金材料進(jìn)行熱處理，固溶處理:(538±5)°C保溫14h，采用50°C淬火;時效處理:(155±5)°C保溫8h。將熱處理后材料加工成所需尺寸，分別進(jìn)行室溫拉伸和高溫拉伸。
[0018]經(jīng)測試，常溫下鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度及伸長率分別為21 IMPa、8.4%，300 °C拉伸抗拉強(qiáng)度及延伸率分別為234MPa、7%，其SEM圖如圖3所示。
[0019]通過以上實施例，可以進(jìn)一步說明，本發(fā)明中通過優(yōu)化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C和稀土La復(fù)合，改善了合金的組織結(jié)構(gòu)，達(dá)到了細(xì)化晶粒、強(qiáng)化晶界的目的，提高了鋁銅合金的室溫及高溫強(qiáng)度，使其具有優(yōu)良的高溫性能及鑄造性能;所制得的鋁銅合金材料綜合性能優(yōu)異，室溫抗拉強(qiáng)度彡490MPa;高溫(300 °C )抗拉強(qiáng)度彡244MPa，延伸率彡8.5% ο
【主權(quán)項】
1.一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法，其特征在于，通過優(yōu)化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C改善合金的組織結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界，提高鋁銅合金的室溫及高溫強(qiáng)度，所述制備方法的具體操作步驟如下: (1)按照元素的質(zhì)量百分比:Cu:4.88%?5.3%;Mn: 0.43%?0.6%; T1: 0.20%?0.35%； Cd:0.16%?0.25%;V:0.I2%?0.3%;Zr:0.I5%?0.2%;B:0.05%?0.06%;La:0.1%-0.3%;Al-T1-合金和鎘、純鋁投入熔煉爐，并加入稀土La進(jìn)行攪拌;攪拌均勻后加入Al-T1-C，在740 V?780 0C下進(jìn)行熔煉;待爐料全部融化，金屬液溫度達(dá)到780 0C時，勻速攪拌4min?6min，然后加入精煉劑精煉溫度為725°C?735°C;精煉時間為I min?2min，扒渣后靜置15 min?20min；溫度降至708°C?712°C時，澆入金屬型模具中； (2)將上述得到的鋁銅合金材料進(jìn)行熱處理，固溶處理:(538±5)°C;保溫14h，采用400C?60 0C淬火；時效處理:(155 ± 5) °C ;保溫8h ； (3)將熱處理后材料加工成所需尺寸，分別進(jìn)行室溫拉伸和高溫拉伸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)、耐高溫鋁銅合金材料的制備方法，其特征在于，所述精煉劑選用C2Cl6,其用量為0.65%。
【文檔編號】C22C1/06GK105925859SQ201610387194
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】張國偉, 徐宏, 張佳琪, 李晶晶, 任霽萍, 任曉燕
【申請人】中北大學(xué)