[发明专利]一种高强度耐热压铸铝合金和熔炼方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金制备技术领域，涉及一种高强度耐热压铸铝合金和熔炼方法。

背景技术

随着航空、航天、兵器、汽车等工业的飞速发展，各种军民用发动机压铸铝合金构件的使用温度不断升高，进而要求构件的耐热性能随之提高，为适应这种需求而提高压铸铝合金材料的耐热性能势在必行。铸造铝合金主要依靠固溶强化和沉淀强化来提高机械性能。固溶强化是由于溶质原子固溶于基体晶格，使基体发生晶格畸变，达到合金强化。对于铝基体，具有较大固溶度的元素有Ag、Zn、Li、Cu、Mg、Zr、Mn、Si等。其中，Cu在铝合金中不仅可强烈提高合金的室温强度，而且所形成的Al₂Cu相具有较好的耐热性，因此Cu既是铸造铝合金强化元素，也是提高铸造铝合金耐热性的主要合金元素。对于耐热合金，由于当温度达到0.5T_m～0.6T_m时,合金固溶强化效果急剧下降，必须通过在固溶体中形成网状或骨骼状固溶度小的高熔点析出相强化作用，可实现达到0.6T_m～0.7T_m温度以上的耐热能力。为提高合金强化相的热稳定性,还要求加入的合金元素应该在液态时固溶度高,固态时几乎不固溶和有较低的扩散系数,析出相在较高温度下生长速度及其体积分数的变化都要尽可能小。文献表明，满足这个要求的是大部分过渡族金属(TM)元素和镧系元素，过渡族金属元素与Al形成包晶、共晶系，具有较高的熔点，如共晶温度Al-Ni为640℃，Al-Fe为655℃，Al-Mn为658℃。并且过渡族金属间化合物，如Al₂₀Cu₂Mn₃、Cu₄NiAl₇、MnAl₆、CuMgAl₂、NiAl₃、Al₃Ti、Al₃Zr等，所形成的相弥散分布在铝合金基体中,钉扎位错,阻碍晶界的滑移，可显著提高合金耐热能力。

专利CN201510039593.7公开了“一种耐热铸造铝合金及其压力铸造方法”，它的元素组成包含Si，Cu，Ni，Mg，Ti，RE，Mn，Fe，余量为Al；使用了稀土(RE)元素，如Y、Gd等，且其Si重量百分含量为9～14.6，占比较多，熔炼过程需变质处理，导致合金熔炼操作难度较大，不易控制，生产成本高；另外，专利CN201510039593.7其350℃抗拉强度为σ_b≥130Mpa。

发明内容

本发明的目的是：提出一种高强度耐热压铸铝合金和熔炼方法，以便避免使用Si元素，省略变质处理步骤，简化熔炼工艺，减少熔炼难度，降低生产成本。

本发明的技术方案是：一种高强度耐热压铸铝合金，其特征在于：压铸铝合金各个成分含量的重量百分比为：Cu:1.0～6.0；Fe：0.5～2.5；Ni：0.5～2.5；Mg：0.1～0.7；Zr：0.08～0.25；余量为Al。

一种高强度耐热压铸铝合金的熔炼方法，制备如上面所述的高强度耐热压铸铝合金，其特征在于，熔炼的步骤如下：

1、合金配制：将纯度不低于工业纯的Al锭、Mg锭及中间合金Al-Cu、Al-Ni、Al-Fe、Al-Zr、Al-Mn、Al-Ti称重配料，使配料符合合金成分要求；

2、合金熔炼:将配制完成的合金配料放入坩埚，加热到700℃～750℃，保温2h～4h，然后搅拌20min～30min，得到高强度耐热压铸铝合金的合金液；

3、浇注铸锭:在680℃～730℃下浇注铸锭。

本发明的优点是：提出了一种高强度耐热压铸铝合金和熔炼方法，避免了使用Si元素，省略了变质处理步骤，简化了熔炼工艺，减少了熔炼难度，降低了生产成本。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。一种高强度耐热压铸铝合金，其特征在于：压铸铝合金各个成分含量的重量百分比为：Cu：1.0～6.0；Fe：0.5～2.5；Ni：0.5～2.5；Mg：0.1～0.7；Zr：0.08～0.25；余量为Al。

一种高强度耐热压铸铝合金的熔炼方法，制备如上面所述的高强度耐热压铸铝合金，其特征在于，熔炼的步骤如下：

1、合金配制：将纯度不低于工业纯的Al锭、Mg锭及中间合金Al-Cu、Al-Ni、Al-Fe、Al-Zr、Al-Mn、Al-Ti称重配料，使配料符合合金成分要求；