[发明专利]一种稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型铝基合金的粉末冶金制备技术，具体涉及一种稀土元素氧化物强化粉末冶金Al‑Cu‑Mg合金及其制备方法。所述稀土元素氧化物分布于Al‑Cu‑Mg合金基体中；所述纳米级别的稀土氧化物占稀土元素氧化物强化粉末冶金Al‑Cu‑Mg合金总质量的0.001‑1％。其制备方法为：按设计组分配取各原料；混合均匀后得到备用料；通过压制方式，将备用料制成压坯；在保护气氛下，对步骤二所得压坯进行烧结，得到稀土元素氧化物强化粉末冶金Al‑Cu‑Mg合金；所述烧结的温度为625‑675℃。本发明通过添加微量的稀土元素氧化物，有效改善铝合金的组织结构，明显提高其力学性能，可进/一步拓宽铝合金的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种铝基合金的粉末冶金制备技术，具体涉及一种稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金及其制备方法。

背景技术

在过去的几十年里，随着能源和环境危机的日益严重促进了结构的轻量化发展，以轻质高强的材料在各种结构中代替传统材料已经成为不可避免的趋势。铝及其合金具有低密度、高比强和高比刚度等优良特性，是目前民用交通运输、航空航天等领域应用最多的轻质金属材料。

近年来，为了进一步改善铝合金的应用性能，通过加入其它元素对其进行组元强化，以期进一步提高其应用性能。稀土元素由于其微量就可以改善材料性能受到广泛的关注。稀土元素非常活泼，极易与气体(如氢)、非金属(如硫)及金属作用，生成相应的稳定化合物。一般认为，稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用，此外，它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定的除氢、精炼、净化作用，同时，稀土元素化学活性极强，它可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，结果导致晶粒细化，有变质的作用。以往国内对稀土铝合金的研究主要集中在La、Ce、Y及混合稀土在铸造铝及其合金中的作用和机理方面，而对稀土元素在粉末冶金铝合金中的作用效果研究较少。

综上所述，稀土元素在粉末冶金技术中的作用规律研究较少，相关机理理论尚未成熟，而由于粉末冶金技术具有的渐进成形特点，在特定的领域具有广阔的应用前景，研究稀土元素在粉末冶金铝合金中的作用很有必要，因此，本领域急切需要研究一种新的粉末冶金稀土铝合金的制备技术，进一步开发的铝基合金。

发明内容

本发明的目的在于克服现有铝合金结构和粉末冶金制备技术的不足，提供一种高强的稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金及其制备方法。

本发明首次实现了通过粉末冶金法直接将稀土氧化添加进Al-Cu-Mg合金粉末中；得到了性能优异的稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金。

本发明制备工艺简单，操作灵活，优化效果明显，节约能源等特点。

本发明一种稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金，所述稀土元素氧化物分布于 Al-Cu-Mg合金基体中；所述纳米级别的稀土氧化物占稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金总质量的0.001-1％。在本发明中，即使稀土元素氧化物有团聚现象，其团聚后的颗粒分布于Al-Cu-Mg合金基体时，其粒径小于1微米。

作为优选，本发明一种稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金，所述稀土元素氧化物均匀分布于Al-Cu-Mg合金基体中；所述纳米级别的稀土氧化物占稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金总质量的0.1-0.6％，进一步优选为0.15-0.4wt.％。

本发明一种稀土元素氧化物强化粉末冶金Al-Cu-Mg合金，所述Al-Cu-Mg合金基体以质量百分比计，包括下述组分：

Cu:3.8％-4.9％，

Mg:1.2％-1.8％，

Mn:0.30％-1.0％，

铝Al:余量。