一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有色金属合金热处理技术领域，具体涉及一种含稀土 Nd的 Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效热处理工艺。
【背景技术】
[0002] Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金系耐热铝合金，在高温下强度高，热状态下塑性强，且具 有持久强度高和蠕变抗力时间长等优点，被广泛应用于兵器、船舶、航空、航天、汽车等行 业。在铝合金中添加少量稀土元素可以起到变质、净化和微合金化的作用。大量文献研究 了不同稀土对铝合金组织与性能的影响，表明稀土在铝合金中具有许多积极的作用。稀 土 Nd在Al-Cu合金中能够细化合金的时效强化相，提高合金的力学性能。但稀土 Nd在 Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金中的应用却未见报道。Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金为可热处理强化合金，现 有技术中与其相关的热处理工艺报道较丰富。但稀土 Nd的添加将影响Al-Cu-Mg-Fe-Ni合 金的峰时效制度，现有的时效热处理工艺无法满足要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种含稀土 Nd的 Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效工艺。
[0004] 上述目的是通过下述方案实现的： 一种含稀土 Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热错合金，其特征在于，所述错合金的质量百 分比成分为：Cu L 9~2· 7%，Mg L 3~1· 8%，Fe 0· 9~1· 2%，Ni 0· 9~1· 2%，Nd 0· 05~0· 50%，余 量为A1。
[0005] -种上述高强耐热铝合金的时效工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤： (1) 对所述铝合金进行530±5 °C Xl~2 h固溶处理，并立即在室温水中淬火； (2) 淬火后30~120 min内，对步骤⑴获得的铝合金进行（170~195) °C X (1~32) h时 效热处理。
[0006] 根据上述时效工艺，其特征在于，步骤（2)的时效热处理工艺是将含稀土 Nd的 Al-Cu-Mg-Fe-Ni 铝合金在 195 °C 下保温 18~20 h。
[0007] 本发明的有益效果：本发明通过添加稀土元素以及改进热处理工艺，使合金获得 较优异的室温力学性能。
【附图说明】
[0008] 图1为含稀土 Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni铝合金在195 °C时效处理不同时间后的室温 力学性能曲线。
【具体实施方式】
[0009] 为实施本发明，按照上述
【发明内容】
描述制备合金铸锭后通过热挤压获得棒材。合 金成分为（重量百分比）：Cu L 9~2· 7%，Mg L 3~1· 8%，Fe 0· 9~1· 2%，Ni 0· 9~1· 2%，Nd 0.05~0. 50%，余量为Al。对合金棒材进行固溶处理及时效热处理。并根据《金属材料室温 拉伸试验方法》（GB/T228. 12010)所测量的室温拉伸性能结果作为评价的标准。
[0010] 实施例1 合金成分为（重量百分比）：Cu 2.7%, Mg 1.5%，Fe 0.9%, Ni 0.9%, Nd 0.05%,余 量为Al的挤压棒材经530 °C X 1.5 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于120 min 内将试样置于空气循环炉中进行195 °C X 18h的时效热处理。该合金在195 °C下时效19 h后的室温力学性能数据见表1。
[0011] 实施例2 合金成分为（重量百分比）：Cu 2.3%，Mg L 8%，Fe L 0%，Ni L 0%，Nd 0.22%，余 量为Al的挤压棒材经530 °C XLO h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于80 min 内将试样置于空气循环炉中进行195 °C X 19 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力 学性能数据见表1。
[0012] 实施例3 合金成分为（重量百分比）：Cu 2.3%，Mg 1.3%，Fe 1.2%，Ni 1.2%，Nd 0.5%，余量 为Al的挤压棒材经525 °C X 2.0 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于30 min内 将试样置于空气循环炉中进行195 °C X20 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力学 性能数据见表1。
[0013] 实施例4 合金成分为（重量百分比）：Cu 2.5%，Mg L 4%，Fe L 0%，Ni L 0%，Nd 0.18%，余 量为Al的挤压棒材经535 °C X 2.0 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于60 min 内将试样置于空气循环炉中进行170 °C X20 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力 学性能数据见表1。
[0014] 实施例5 合金成分为（重量百分比）：Cu 1.9%，Mg 1.8%，Fe 0.9%，Ni 0.9%，Nd 0.10%，余 量为Al的挤压棒材经535 °C X 1.5 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于90 min 内将试样置于空气循环炉中进行170 °C X24 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力 学性能数据见表1。
[0015] 对比例1 不含稀土 Nd的合金成分为（重量百分比）：Cu 2. 5%，Mg 1. 5%，Fe I. 1%，Ni I. 1%，余 量为A1。挤压棒材在535 °C固溶处理1.5 h后于室温下进行水淬，淬火后的试样于30 min 内在空气循环炉中进行峰时效热处理（195 °C X 12 h)。表1列出了该合金在195 °C下时 效12 h后的室温力学性能数据。
[0016] 表1含Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金时效后的室温力学性能
试验结果表明，含稀土 Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金在195 °C下时效18~20 h能达 到峰时效状态；不含Nd的合金峰时效制度为195 °CX12 h。稀土 Nd的添加将影响 Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金峰时效到达的时间，及合金处于峰时效状态时的强度。适合工业化生 产的含钕Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金的峰时效制度为195 °C X 18~20 h。
[0017] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选 实施例已经对本发明进行了描述，但对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进 或变换，所做改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热错合金，其特征在于，所述错合金的质量 百分比成分为：Cu I. 9~2. 7%，Mg I. 3~1. 8%，Fe 0? 9~1. 2%，Ni 0? 9~1. 2%，Nd 0? 05~0. 50%， 余M为Al。2. -种权利要求1所述高强耐热铝合金的时效工艺，其特征在于，所述工艺包括以下 步骤： (1) 对所述铝合金进行530±5 °C Xl~2 h固溶处理，并立即在室温水中淬火； (2) 淬火后30~120 min内，对步骤⑴获得的铝合金进行（170~195) °C X (1~32) h时 效热处理。3. 根据权利要求2所述的时效工艺，其特征在于，步骤（2)的时效热处理工艺是将含稀 土 Nd 的 Al-Cu-Mg-Fe-Ni 铝合金在 195 °C 下保温 18~20 h。
【专利摘要】本发明公开了一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效工艺。该工艺通过将Al-Cu-Mg-Fe-Ni-Nd合金进行530±5？℃×1~2？h固溶处理，并在室温水中淬火获得过饱和固溶体；淬火后的合金于30~120？min内进行(170~195)℃×(1~32)？h时效热处理，优选出195℃×(18~20)？h为其单级时效制度。本发明旨在提供适合工业化生产的含钕Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金的峰时效热处理工艺，以使合金获得较优异的室温力学性能。
【IPC分类】C22C21/16, C22F1/057
【公开号】CN105018809
【申请号】CN201510469761
【发明人】任欣, 李喆, 张洪辉, 丁清伟, 邵宇光, 姜魁光, 张军利, 万达
【申请人】山东南山铝业股份有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月4日