专利名称：一种低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种Al-5%Cu基合金的制备方法。
背景技术：
Al-5%Cu基合金即为含Cu 5wty。的铝铜合金，它具有高强度，良好的塑性、 韧性及抗蚀能力等优点，广泛应用于航空航天领域。但是目前制备的Al-5%Cu 基合金的方法存在工艺复杂，结晶温度范围宽，合金组织縮松，导致Al-5。/。Cu 基合金在铸造过程中热裂倾向性高，产生铸造缺陷的问题。
发明内容
本发明目的是为了解决现有Al-5%Cu基合金的制备方法存在工艺复杂， 结晶温度范围宽，合金组织縮松，导致Al-5%Cu基合金在铸造过程中热裂倾 向性高，产生铸造缺陷的问题，而提供一种低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的 制备方法。
低热裂倾向性Al-5MCu基合金的制备方法按以下步骤实现 一、按质量 比称取64.25% 82.85%的质量纯度为99.99%的铝、10%的铝铜中间合金、 2°/。 5%的铝锰中间合金、1.25% 5%的铝锆中间合金、1.25°/。 7.5%的铝钒 中间合金、2°/。 5%的铝钛硼中间合金、0.15% 0.25%的镉和0.5% 3%的铝 钇中间合金，然后用质量浓度为10%的NaOH进行表面清洗，干燥后混合装 入石墨坩埚中；二、将石墨坩埚置于700 75(TC的条件下加热至称取的原料 完全熔化，然后通入质量纯度为99.99%的氩气30 60min，空冷后取出，即 得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金；其中步骤一中铝铜中间合金含铜50wt%; 铝锰中间合金含锰10wt%;铝锆中间合金含锆4wt%;铝钒中间合金含钒4wt%; 铝钛硼中间合金含钛5wtn/。，含硼lwtM;铝钇中间合金含钇为10wt%。
本发明工艺简单，易于操作，原料中不含有贵重元素，生产成本低；本发 明中稀土元素Y(钇)的加入使Al-5y。Cu基合金的结晶温度区间縮小了，此外， Y与A1、 Cu及V(钒)等具有较强的交互作用，形成化合物，并沿晶界析出， 在合金凝固前期阻止晶粒生长细化了二次枝晶间距，从而细化了合金组织，并且对晶界处第二相起到了变质作用，使合金组织变得更加细小、致密，降低了
Al-5。/。Cu基合金在铸造过程中热裂倾向性，其最大热裂抗力值为370 520N， 与未经过添加稀土 Y处理的同体系Al-5%Cu基合金相比，热裂抗力增加了 12.1% 57.6%，降低了铸造缺陷。
图1为具体实施方式
十中所得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的凝固曲线图。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方 式间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的制备方法 按以下步骤实现 一、按质量比称取64.25% 82.85°/。的质量纯度为99.99%的 铝、10%的铝铜中间合金、2°/。 5%的铝锰中间合金、1.25% 5%的铝锆中间 合金、1.25°/。 7.5%的铝钒中间合金、2% 5%的铝钛硼中间合金、0.15% 0.25%的镉和0.5% 3%的铝钇中间合金，然后用质量浓度为10。/。的NaOH进 行表面清洗，干燥后混合装入石墨坩埚中；二、将石墨坩埚置于700 750°C 的条件下加热至称取的原料完全熔化，然后通入质量纯度为99.99%的氩气 30 60min，空冷后取出，即得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金；其中步骤一中 铝铜中间合金含铜50wt%;铝锰中间合金含锰10wt%;铝锆中间合金含锆
4wt%;铝钒中间合金含钒4wt。/。；铝钛硼中间合金含钛5wtQ/c)，含硼lwty。；铝
钇中间合金含钇为10wt%。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中按质量
比称取71.8%的质量纯度为99.99%的铝、10%的铝铜中间合金、3%的铝锰中 间合金、4%的铝锆中间合金、6.5%的铝钒中间合金、3%的铝钛硼中间合金、 0.2%的镉和1.5%的铝钇中间合金。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式中所得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金，经检测其最大热裂抗 力值为420N，与未经过添加稀土Y处理的同体系Al-5。/。Cu基合金相比，热裂 抗力增加了 33.5%。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中按质量比称取72.8%的质量纯度为99.99%的铝、10。/。的铝铜中间合金、4%的铝锰中 间合金、3%的铝锆中间合金、5%的铝钒中间合金、3%的铝钛硼中间合金、0.2% 的镉和2%的铝钇中间合金。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式中所得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金，经检测其最大热裂抗 力值为400N，与未经过添加稀土Y处理的同体系Al-5。/。Cu基合金相比，热裂 抗力增加了31.4%。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中按质量 比称取67.75°/。的质量纯度为99.99%的铝、10%的铝铜中间合金、2%的铝锰中 间合金、5%的铝锆中间合金、7.5%的铝钒中间合金、5%的铝钛硼中间合金、 0.25%的镉和2.5%的铝钇中间合金。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
本实施方式中所得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金，经检测其最大热裂抗 力值为390N，与未经过添加稀土Y处理的同体系Al-5。/。Cii基合金相比，热裂 抗力增加了22.5%。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中按质量 比称取82.35°/。的质量纯度为99.99%的铝、10%的铝铜中间合金、2%的铝锰中 间合金、1.25%的铝锆中间合金、1.25%的铝钒中间合金、2%的铝钛硼中间合 金、0.15%的镉和1%的铝钇中间合金。其它步骤及参数与具体实施方式
一相 同。
本实施方式中所得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金，经检测其最大热裂抗 力值为500N,与未经过添加稀土Y处理的同体系Al-5Q/。Cu基合金相比，热裂 抗力增加了52.5%。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一、二、三、四或五不同的 是步骤二中将石墨坩埚置于720 740'C的条件下加热。其它步骤及参数与具 体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六不同的是步骤二中将石墨 坩埚置于730'C的条件下加热。其它步骤及参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中通入质 量纯度为99.99%的氩气40 50min。其它步骤及参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中通入质量纯度为99.99%的氩气45min。其它步骤及参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
十本实施方式低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的制备方法 按以下步骤实现 一、按质量比称取64.25%的质量纯度为99.99%的铝、10% 的铝铜中间合金、5%的铝锰中间合金、5%的铝锆中间合金、7.5%的铝钒中间 合金、5%的铝钛硼中间合金、0.25%的镉和3%的铝钇中间合金，然后用质量 浓度为10%的NaOH进行表面清洗，干燥后混合装入石墨坩埚中；二、将石 墨坩埚置于75(TC的条件下加热至称取的原料完全熔化，然后通入质量纯度为 99.99%的氩气50min，空冷后取出，即得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金；其 中步骤一中铝铜中间合金含铜50wt°/。；铝锰中间合金含锰10wt%;铝锆中间
合金含锆4wtW;铝钒中间合金含钒4wtM;铝钛硼中间合金含钛5wt。/。，含硼 lwt%;铝钇中间合金含钇为10wt%。
本实施方式中所得低热裂倾向性Al-5。/。Cu基合金，经检测由图1中可知， 八1-5%01基合金的结晶温度区间縮小了，因为添加Y元素后合金的液相线TE 显著降低，固相线1V略有上升，所以合金的结晶区间AT-TE-Tw縮小，改善 了合金的热裂倾向；经检测其最大热裂抗力值为520N，与未经过添加稀土Y 处理的同体系Al-5。/。Cu基合金相比，热裂抗力增加了 57.6%。
具体实施方式
十一本实施方式低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的制备方 法按以下步骤实现 一、按质量比称取75%的质量纯度为99.99%的铝、10% 的铝铜中间合金、3.5%的铝锰中间合金、3.75%的铝锆中间合金、2%的铝钒中 间合金、4%的铝钛硼中间合金、0.25%的镉和1.5%的铝钇中间合金，然后用 质量浓度为10%的NaOH进行表面清洗，干燥后混合装入石墨坩埚中；二、 将石墨坩埚置于73(TC的条件下加热至称取的原料完全熔化，然后通入质量纯 度为99.99%的氩气60min，空冷后取出，即得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金； 其中步骤一中铝铜中间合金含铜50wt%;铝锰中间合金含锰10wt%;铝锆中 间合金含锆4wtc/。；铝钒中间合金含钒4wtM;铝钛硼中间合金含钛5wtM，含 硼lwtM;铝钇中间合金含钇为10wt%。
本实施方式中所得低热裂倾向性Al-5%Cu基合金，经检测其最大热裂抗 力值为450N，与未经过添加稀土Y处理的同体系Al-5Q/。Cu基合金相比，热裂 抗力增加了36.4%。
权利要求
1、一种低热裂倾向性Al-5％Cu基合金的制备方法，其特征在于低热裂倾向性Al-5％Cu基合金的制备方法按以下步骤实现一、按质量比称取64.25％～82.85％的质量纯度为99.99％的铝、10％的铝铜中间合金、2％～5％的铝锰中间合金、1.25％～5％的铝锆中间合金、1.25％～7.5％的铝钒中间合金、2％～5％的铝钛硼中间合金、0.15％～0.25％的镉和0.5％～3％的铝钇中间合金，然后用质量浓度为10％的NaOH进行表面清洗，干燥后混合装入石墨坩埚中；二、将石墨坩埚置于700～750℃的条件下加热至称取的原料完全熔化，然后通入质量纯度为99.99％的氩气30～60min，空冷后取出，即得低热裂倾向性Al-5％Cu基合金；其中步骤一中铝铜中间合金含铜50wt％；铝锰中间合金含锰10wt％；铝锆中间合金含锆4wt％；铝钒中间合金含钒4wt％；铝钛硼中间合金含钛5wt％，含硼1wt％；铝钇中间合金含钇为10wt％。
2、 根据权利要求1所述的一种低热裂倾向性Al-5WCu基合金的制备方法， 其特征在于步骤一中按质量比称取71.8%的质量纯度为99.99%的铝、10%的铝 铜中间合金、3%的铝锰中间合金、4%的铝锆中间合金、6.5%的铝钒中间合金、 3%的铝钛硼中间合金、0.2%的镉和1.5%的铝钇中间合金。
3、 根据权利要求1所述的一种低热裂倾向性Al-5。/。Cu基合金的制备方法， 其特征在于步骤一中按质量比称取72.8%的质量纯度为99.99%的铝、10%的铝 铜中间合金、4%的铝锰中间合金、3%的铝锆中间合金、5%的铝钒中间合金、 3%的铝钛硼中间合金、0.2%的镉和2%的铝钇中间合金。
4、 根据权利要求1所述的一种低热裂倾向性Al-5MCu基合金的制备方法， 其特征在于步骤一中按质量比称取67.75%的质量纯度为99.99%的铝、10%的 铝铜中间合金、2%的铝锰中间合金、5°/。的铝锆中间合金、7.5%的铝钒中间合 金、5°/。的铝钛硼中间合金、0.25°/。的镉和2.5%的铝钇中间合金。
5、 根据权利要求1所述的一种低热裂倾向性Al-5。/。Cu基合金的制备方法， 其特征在于步骤一中按质量比称取82.35%的质量纯度为99.99%的铝、10°/。的 铝铜中间合金、2°/。的铝锰中间合金、1.25%的铝锆中间合金、1.25%的铝钒中 间合金、2%的铝钛硼中间合金、0.15%的镉和1%的铝钇中间合金。
6、 根据权利要求l、 2、 3、 4或5所述的一种低热裂倾向性Al-5y。Cu基合金的制备方法，其特征在于步骤二中将石墨坩埚置于720 74(TC的条件下 加热。
7、 根据权利要求6所述的一种低热裂倾向性Al-5。/cCu基合金的制备方法， 其特征在于步骤二中将石墨坩埚置于73(TC的条件下加热。
8、 根据权利要求7所述的一种低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的制备方法， 其特征在于步骤二中通入质量纯度为99.99%的氩气40 50min。
9、 根据权利要求7所述的一种低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的制备方法， 其特征在于步骤二中通入质量纯度为99.99%的氩气45min。
全文摘要
一种低热裂倾向性Al-5％Cu基合金的制备方法，它涉及一种Al-5％Cu基合金的制备方法。它解决了现有Al-5％Cu基合金的制备方法存在工艺复杂，结晶温度范围宽，合金组织缩松，导致Al-5％Cu基合金在铸造过程中热裂倾向性高，产生铸造缺陷的问题。方法一、称取原料，进行表面清洗，干燥后混合装入石墨坩埚中；二、将石墨坩埚中原料完全熔化，然后通入氩气，空冷后取出，即得低热裂倾向性Al-5％Cu基合金。本发明工艺简单，结晶温度区间缩小了，合金组织致密，降低了Al-5％Cu基合金在铸造过程中热裂倾向性，其最大热裂抗力值为370～520N，热裂抗力增加了12.1％～57.6％，降低了铸造缺陷。
文档编号C22C1/03GK101497948SQ200910071570
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月18日 优先权日2009年3月18日
发明者朱兆军, 敏 李, 王宏伟, 邹鹑鸣, 魏尊杰 申请人:哈尔滨工业大学