一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法；将配置好的Al?Cu、Al?Mn、Al?V、Al?Zr、Al?Ti?B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，并加入稀土La进行搅拌；搅拌均匀后加入Al?Ti?C，进行熔炼；待炉料全部融化，然后加入精炼剂精炼，扒渣后静置，浇入金属型模具中；将得到的铝铜合金材料进行热处理；将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。本发明通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al?Ti?C，改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度，所制得的铝铜合金材料综合性能优异。
【专利说明】
一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于材料制备领域，尤其是涉及一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]铸造铝铜合金具有很高的室温力学性能，但是其高温强度不高，而且相关报道较少。研究其材料改性不仅可以改善合金组织，提高力学性能，而且会使其更加能够满足行业需求，为生产高质量、高强度铸件提供技术支持。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，实现有效改善合金组织，提高力学性能的目的；而且会使其更加能够满足行业需求，为生产高质量、高强度铸件提供技术支持。
[0004]为实现上述目的，本发明提供一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C，改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度。
[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%，余量为Al进行配料；
所述制备方法的具体操作步骤如下:
(1)按照元素的质量百分比，将配置好的Al-Cu、Al-Mn、Al-V、Al-Zr、Al-T1-B等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，并加入稀土 La进行搅拌;搅拌均匀后加入Al-T1-C，在740 °C?780°C下进行熔炼;待炉料全部融化，金属液温度达到780 0C时，匀速搅拌4?6min，然后加入精炼剂精炼温度为725°C?735°C ;精炼时间为I min?2min，扒渣后静置15 min?20min;温度降至708 °C?712 0C时，浇入金属型模具中；
(2)将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理:(538±5)°C;保温14h，采用400C?60 0C淬火；时效处理:(155 ± 5) °C ;保温8h ；
(3)将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0006]所述精炼剂选用C2C16，其用量为0.65%。
[0007]本发明的有益效果是:通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C和稀土La复合，改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度，使其具有优良的高温性能及铸造性能；所制得的铝铜合金材料综合性能优异，室温抗拉强度多490MPa ；高温(300 °C)抗拉强度彡244MPa，延伸率彡8.5%。
【附图说明】
[0008]图1是实施例1的高温(300°C)拉伸SEM图； 图2是实施例2的高温(300 °C)拉伸SEM图；
图3是实施例3的高温(300 °C)拉伸SEM图。
【具体实施方式】
[0009]以下通过实施例对本发明进行说明。
[0010]实例I
元素质量百分数为Cu: 5.07%、Mn: 0.51%、T1: 0.2%、Cd: 0.16%、V: 0.12%、Zr: 0.15%、La:0.3%时，配合Al-T1-C:0.3%,进行复合ο
[0011]将配置好的六1-(:11、41-111^1^1-2141-1^-8等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，添加Al-T1-C及La，在740-780 V下进行熔炼，待炉料全部熔化，金属液温度达到780 V时，匀速搅拌4-6min;然后加入精炼剂(0.65% C2C16)进行精炼，精炼温度为725-735°C，精炼时间为l_2min，扒渣后静置15-20min，温度升至708-712°C浇入金属型模具中；将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理:(538±5)°C保温14h，采用50°C淬火;时效处理:(155±5)°C保温8h。将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0012]经测试，常温下铸态抗拉强度及伸长率分别为208MPa、9%，300°C拉伸抗拉强度及延伸率分别为250MPa、7.85%，其SEM图如图1所示。
[0013]实例2
元素质量百分数为Cu: 4.9%、Mn: 0.48%、T1: 0.2%、Cd: 0.16%、V: 0.12%、Zr: 0.15%、La:
0.1%时，配合Al-T1-C: 0.2%，进彳丁复合添加。
[0014]将配置好的六1-(:11、41-111^1^1-2141-1'^等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，添加不同含量的Al-T1-C及La，在740-780 °C下进行熔炼，待炉料全部熔化，金属液温度达到780°C时，匀速搅拌4-6min;然后加入精炼剂(0.65% 02(:16)进行精炼，精炼温度为725_735°C，精炼时间为l_2min，扒渣后静置15-20min，温度升至708-712°C浇入金属型模具中；将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理:(538±5)°C保温14h，采用50°C淬火;时效处理:(155±5)°C保温8h。将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0015]经测试，常温下铸态抗拉强度及伸长率分别为203MPa、12%，300°C拉伸抗拉强度及延伸率分别为210MPa、8.5%，其SEM图如图2所示。
[0016]实例3
元素质量百分数为Cu: 5.2%、Mn: 0.57%、T1: 0.2、Cd: 0.16%、V: 0.12%、Zr: 0.15%时，0.4%Al-T1-C、0.5%La 复合添加。
[0017]将配置好的六1-(:11、41-111^1^1-2141-1'^等中间合金和镉、纯铝投入熔炼炉，添加不同含量的Al-T1-C及La，在740-780 °C下进行熔炼，待炉料全部熔化，金属液温度达到780°C时，匀速搅拌4-6min;然后加入精炼剂(0.65% 02(:16)进行精炼，精炼温度为725_735°C，精炼时间为l_2min，扒渣后静置15-20min，温度升至708-712°C浇入金属型模具中；将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理:(538±5)°C保温14h，采用50°C淬火;时效处理:(155±5)°C保温8h。将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。
[0018]经测试，常温下铸态抗拉强度及伸长率分别为21 IMPa、8.4%，300 °C拉伸抗拉强度及延伸率分别为234MPa、7%，其SEM图如图3所示。
[0019]通过以上实施例，可以进一步说明，本发明中通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C和稀土La复合，改善了合金的组织结构，达到了细化晶粒、强化晶界的目的，提高了铝铜合金的室温及高温强度，使其具有优良的高温性能及铸造性能;所制得的铝铜合金材料综合性能优异，室温抗拉强度彡490MPa;高温(300 °C )抗拉强度彡244MPa，延伸率彡8.5% ο
【主权项】
1.一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，其特征在于，通过优化Cu、Mn等元素的含量以及添加Al-T1-C改善合金的组织结构，细化晶粒，强化晶界，提高铝铜合金的室温及高温强度，所述制备方法的具体操作步骤如下: (1)按照元素的质量百分比: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-合金和镉、纯铝投入熔炼炉，并加入稀土La进行搅拌;搅拌均匀后加入Al-T1-C，在740 V?780 0C下进行熔炼;待炉料全部融化，金属液温度达到780 0C时，匀速搅拌4min?6min，然后加入精炼剂精炼温度为725°C?735°C;精炼时间为I min?2min，扒渣后静置15 min?20min；温度降至708°C?712°C时，浇入金属型模具中； (2)将上述得到的铝铜合金材料进行热处理，固溶处理:(538±5)°C;保温14h，采用400C?60 0C淬火；时效处理:(155 ± 5) °C ;保温8h ； (3)将热处理后材料加工成所需尺寸，分别进行室温拉伸和高温拉伸。2.根据权利要求1所述的一种高强、耐高温铝铜合金材料的制备方法，其特征在于，所述精炼剂选用C2Cl6,其用量为0.65%。
【文档编号】C22C1/06GK105925859SQ201610387194
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】张国伟, 徐宏, 张佳琪, 李晶晶, 任霁萍, 任晓燕
【申请人】中北大学