一种提高铜-铝-镁合金强度和导电率的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高铜-铝-镁合金强度和导电率的制备工艺。
【背景技术】
[0002]铝合金是一种较年轻的金属材料，在20世纪初才开始工业应用。第二次世界大战期间，铝材主要用于制造军用飞机。战后，由于军事工业对铝材的需求量骤减，铝工业界便着手开发民用铝合金，使其应用范围由航空工业扩展到建筑业、容器包装业、交通运输业、电力和电子工业、机械制造业和石油化工等国民经济各部门，应用到人们的日常生活当中。现在，铝材的用量之多，范围之广，仅次于钢铁，成为第二大金属材料。
[0003]1、高强度铸造铝合金和变形铝合金
一般铸造招合金包括AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系4个系列，其中以AlCu系和AlZn系铝合金的强度最高，但多数在200Mpa?300Mpa之间，高于400Mpa的只有AlCu系的少数几个牌号，但因采用精铝基体且加入贵重元素，制造成本很高;Α1Ζη系铸造合金的耐热性能很差。因此，一般铸造铝合金与变形铝合金相比因强韧性稍逊使其应用范围受到较大的限制。许多重要用途如特种重载车负重轮、航空用铝合金等多采用变形铝合金，而不是铸造铝合金。变形铝合金通过挤压、轧制、锻造等手段减少了缺陷，细化了晶粒，提高了致密度，因而具有很高的强度、优良的韧性以及良好的使用性能。但是，对设备和工装模具要求高，工序多，因此变形铝合金生产周期长、成本很高。与变形铝合金相比，铸造铝合金具有价格低廉、组织各向同性、可以获得特殊的组织、易于生产形状复杂的零件、可以小批量生产也可以大批量生产等诸多优点。因此，开发出能够替代部分变形铝合金的高强韧铸造铝合金材料及其铸造成形工艺，可以达到以铸代锻、缩短制造周期、降低制造成本的目的，具有重要的理论意义和重大的实际应用价值。
[0004]在高强韧铸造铝合金的发展过程中，法国于20世纪初研制成功的A-U5GT占有重要的地位，在目前具有代表性的高强韧铸造铝合金中它的历史最久、应用最为广泛。我国目前没有与它对应的牌号。
[0005]2、高温铝合金
高温合金又称耐热高强合金、热强合金或超合金，是在20世纪40年代随着航空涡轮发动机的出现发展起来的一种重要金属材料，能在高温氧化气氛和燃气腐蚀条件下长期承受较大的工作负荷，主要用于燃气轮机的热端部件，是航空航天、舰船、发电、石油化工和交通运输工业的重要结构材料。其中有些合金亦可用于生物工程作骨科和齿科材料。
[0006]常用的高温合金包括镍基、铁基和钴基合金，能在600?1100°C高温环境下工作；而耐热铝合金则是冷战期间发展起来的。耐热高强铝合金适于在400°C以下的热环境中长期承受较大的工作载荷，在航空航天、重工机械等领域得到越来越多的应用。除航空涡轮发动机、燃气轮机等直接与高温燃气接触的部件之外，其余高温高压强动力部件均可采用耐热闻强招合金铸造。
[0007]由于铝合金比较容易加工，随着加工技术水平的提高，在强度满足要求的情况下，人们越来越多地采用变形铝合金替代铸造铝合金。因此耐热高强铝合金又分为铸造用合金和变形用合金两大类。
[0008]而在国民经济和国防现代化建设和发展中具有广泛用途和极光明前景的耐热高强变形铝合金，国内外文献中报导较少，已知的2219、2A02、2A04、2A06、2A10、2A11、2A12、2A14、2A16、2A17、2A50、2A70、2A80等2XXX系变形铝合金及7A04等7XXX系变形铝合金，在250°C以上温度下强度多数小于100 Mpa，而其主要合金元素除Cu、Mn外，都是以S1、Mg、Zn作为主微合金化元素，而不添加这几种元素、且250°C以上温度下强度在150 Mpa以上的耐热高强变形铝合金材料未见报导。
[0009]3、铝合金的变质处理
熔体的高质化处理是铝合金熔炼的核心环节和追求目标，同时是获得优质铝合金材料的基础和前提。高质化处理主要包括两个方面:一是纯净化，二是结构单元细化及均匀化。前者主要是采取把杂质固态化滤除和“以气除气”的方法降低熔体杂质和氢含量，工艺过程会产生废渣和废气；后者通常称为变质处理，是以添加剂或机械、物理方法使构成铝合金熔体及固溶体的基本单元一结晶体一的尺寸变得尽可能小、分布尽可能均匀，因添加剂进入合金熔体，成为合金的有效成份，因而过程中不产生废渣和废气。变质处理特别是使用高效变质剂是调整铝合金铸态组织的根本手段。而合金的制备工艺对合金性质有着重大影响，然后现在技术在制备合金时，得到的合金性质都不尽如人意。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是:提供一种提高铜-铝-镁合金强度和导电率的制备工艺，以获得性能优异的铜-铝-镁合金。
[0011 ] 本发明的技术方案是:一种提高铜-铝-镁合金强度和导电率的制备工艺，包含以下步骤:
1)铜-铝中间合金的熔炼:首先在鳞片石墨覆盖下，在中频感应炉中先将铜熔化；然后当铜液温度达到1400°c左右时，把铝加入，并使其迅速熔化；最后搅拌熔体，成分均匀后即浇入模型中；铜-镁中间合金的熔炼:必须使用真空熔炼炉熔炼，铜和镁同时加入真空中频感应熔炼炉的坩埚中进行熔化，两种金属熔化完毕，搅拌均匀后，浇入模型中；
2)将原料进行预热处理后，首先将Cu-1OAl中间合金和电解铜原料放入坩埚中，将Cu-40Mg中间合金和稀土金属等其它配料放入二次加料盒中，同时模具在放入熔炼炉前在内表面进行涂抹耐高温的脱模剂并进行预热；
3)抽真空，通入保护性气体氩气；Cu-1OAl中间合金和电解铜原料完全熔化，使用二次加料盒将剩余合金原料加入；
4)增加功率至30kff并适当搅拌溶液，待坩埚中溶液均匀后，关闭中频加热，在氩气保护下烧铸，烧铸完成后待相'祸与t吴具完全冷却后，放气并取出铸徒;
5)采用950°CX Ih固溶处理+65%冷变形+480°C X3h时效的工艺对熔炼获得的铸锭进行处理。
[0012]合金成分配比为Cu-1.4A1-0.12Mg。
[0013]本发明的有益效果:首先，分析了合金元素对合金性能的影响，并通过理论计算设计了合金的成分区间，通过正交设计的方法设计了合金的成分；紧接着重点研究了高强度高导电铜-铝-镁合金的方法，提出通过中间合金的形式添加合金元素的方法，并在合金制备过程中详细的分析了合金的制备工艺流程和合金处理工艺流程，其中合金制备工艺流程要点包括:中间合金制备、合金熔炼加入顺序、浇铸温度选择等；合金处理工艺流程要点包括:扩散退火、热轧、在线固溶、冷轧、时效等工艺；并介绍了合金性能