[发明专利]一种高密度铝铜合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料的技术领域，具体是涉及一种用于加工连杆或者动车缓冲器壳体的高密度铝铜合金材料及其制备方法。

背景技术

目前，铝及铝合金是仅次于钢铁的金属材料，广泛应用于建筑、能源、运输、航空航天等领域，铝及铝合金材料的应用以及研究也得到了迅猛发展，各种铝合金被广泛的应用。

其中，在高铁车厢之间设计的密接式车钩缓冲器装置，该缓冲器装置采用的壳体对材料具有较高的力学性能要求，不仅要求重量轻、而且屈服强度要求达到350MPa左右、屈服许用应力达到320MPa左右，另外发动机上的连杆机构在动力传动中起到非常重要的作用；连杆需要做多次连续的往复运动和较大的动力传动，现有的连杆多采用锻钢金属或合金材料制成,因材料比重大，造成发动机的整体质量较重，连杆强度低、硬度差很容易开裂、折断，如何设计一种坚固耐用、密度高、强度高，耐高温，耐腐蚀，重量合适的新型铝铜合金材料，成为大家研究的方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高密度铝铜合金材料，该一种高密度铝铜合金材料通过铝铜合金材料中控制硅、铜、铁、锰和镁的含量，富含硅、铜和镁的含量抑制锌、镍、铬、锡、钛、铋、铍和锂的含量，使铝铜合金材料内部金相组织强，比普通铝合金材料拉伸强度增加3倍以上，具有良好的力学性能，使其制备出的产品具有高的强度和硬度，HB硬度达到130-150；屈服强度达到390MPa左右；抗拉强度达到360MPa左右；具有不易开裂、不易折断，使用寿命长等优点。

为了达到上述目的，本发明一种高密度铝铜合金材料，其特征在于：该高密度铝铜合金材料由以下重量百分比的各组分制备而成：硅13.5-14.75％，铜2.5-4.0％，铁0.5-1.05％，锰0.1-0.35％，镁0.25-0.35％，锌≤3.0％，镍≤0.5％，铬≤0.15％，锡≤0.10％，钛≤0.15％，铋≤0.05％，铅≤0.1％，铍≤0.02％，锂≤0.003％，余量为铝。

进一步，该高密度铝铜合金材料由以下重量百分比的各组分制备而成：硅13.5-14.75％，铜2.5-4.0％，铁0.5-1.05％，锰0.1-0.35％，镁0.25-0.35％，锌2.0-3.0％，镍0.1-0.5％，铬0.05-0.15％，锡0.06-0.10％，钛0.01-0.15％，铋0.02-0.05％，铅0.5-0.8％，铍0.001-0.02％，锂0.001-0.003％，余量为铝。

进一步，该高密度铝铜合金材料由以下重量百分比的各组分制备而成：硅14.2％，铜3％，铁0.8％，锰0.2％，镁0.3％，锌2.5％，镍0.4％，铬0.1％，锡0.08％，钛0.1％，铋0.03％，铅0.08％，铍0.01％，锂0.002％，余量为铝。

本发明还公开了一种高密度铝铜合金材料的制备方法，其步骤如下：

1)熔炼：

将铝铬中间合金放入坩埚中，加热至920～930℃，待其完全融化后，将炉温降至780～800℃；然后按设动的合金成分，加入铝硅中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金、铝铁中间合金、铝镍中间合金、铝镁中间合金、铝钛硼中间合金，铝稀土中间合金和铝，2/3以上的炉料熔化后，加入覆盖剂，覆盖剂的成分质量为：萤石、石英砂和工业盐；

2)除渣：待炉料全部熔化后，将炉温降至720～730℃保温15～20min，扒去熔渣，加入铝精炼剂，在725～730℃下保温10～15min后撇渣，得到精炼金属溶液；

3)浇铸：将铸造模具预热至140～170℃，将精炼金属溶液通过液态模锻工艺成铸胚。

本发明上述各元素作用分析如下:

硅：使铝铜合金热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性能好，用其铸造的合金铸件具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高使用寿命，同时硅还能有效防止材料的应力腐蚀开裂的倾向；

镁：镁对铝的强化是明显的，每增加1％镁，抗拉强度大约升高34MPa；

锰：如果加入1％以下的锰，可能补充强化作用；加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能

其它微量元素的组合作用：

铁和硅