[发明专利]一种高强度铸造铝合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强度铸造铝合金及其制备方法，其特征在于由下列质量百分比的组分制成：3.0～6.5% Cu、0.3～1.2% Mn、0.4～1.0% Mg、0.2～1.6%Ag、1.5～3.0%Ti、0.6～1.5%B、0～0.2%稀土元素和余量的Al组成。通过各组分科学、合理的配比，工艺处理，析出强化效果显著的CuAl₂相、Al₂CuMg过渡相，提高其耐热性，弥散分布的MnAl₆相能阻止铝合金的结晶过程和晶粒长大、显著细化晶粒，Ag‑Mg原子团的耐热性好，形成非自发核心的TiAl₂相，有效细化内部组织，提高铝合金的室温和高温力学性能，使高强度铸造铝合金在室温下的抗拉强度σ_b达506MPa，室温硬度HB达147；200℃高温抗拉强度σ_b达447MPa，290℃高温抗拉强度σ_b达308MPa。

技术领域

本发明涉及一种铝合金及其制备方法，特别是一种高强度铸造铝合金及其制备方法，属于冶金材料技术领域。

背景技术

铝合金作为轻质的商用金属工程结构材料，具有比强度高、比弹性模量大、耐腐蚀性能强、加工成型性好、易于回收利用等优点，是一种广泛应用于航空、航天、航海、汽车、机械制造及化学工业等领域的有色金属结构材料。铝合金以铝为基础，通过添加铜、镁、锌或锰等合金化元素，使铝合金的强度有了显著提高。铸造铝合金以熔融金属充填到铸型腔中冷却成型，具有受零件结构设计限制小的优点，广泛作为轻量化要求较高的结构件，如航空航天器壳体、水下航行器壳体、汽车气缸盖、变速箱壳体、仪器仪表壳体等。铸造AlCu系合金是一种强度较高的铸造铝合金，具有低密度比强度高、抗蚀性和铸造工艺性好的特点，其抗拉强度在200～300Mpa，ZL204A、ZL205A经T5热处理后，抗拉强度甚至可达450MPa，但该材料的硬度较低（通常HB≤120），并且采用T5不完全人工时效热处理，内部组织结构处于亚稳定状态，在较高温度时其抗拉强度下降显著，难以满足高性能铸造铝合金材料的要求，特别是随着工业技术的发展，零部件的服役环境发生了变化，对材料的性能要求越来越高，不仅要求材料具有更高的室温性能，而且要求在较高温度环境下，也能保持足够的机械性能。因此，开发高强度铸造铝合金材料是目前铝合金研发的重要目标之一。

发明内容

为解决现有铝合金存在的室温硬度低、高温环境下抗拉强度急剧下降等问题，本发明提供一种高强度铸造铝合金及其制备方法。

本发明通过下列技术方案完成：一种高强度铸造铝合金，其特征在于由下列质量百分比的组分制成：

Cu 3.0～6.5%、

Mn 0.3～1.2%、

Mg 0.4～1.0%、

Ag 0.2～1.6%、

Ti 1.5～3.0%、

B 0.6～1.5%、

稀土元素 0～0.2%、

Al 余量、

上述各组分总和为100%。

所述稀土元素为Ce、Y、Nd、La、Pr、Er、Sc中的一种或者任意的2-3种，且2-3几种是等比例配入。

本发明提供的高强度铸造铝合金通过下列步骤制备：

1）、按下列质量百分比备料：

Cu 3.0～6.5%、

Mn 0.3～1.2%、

Mg 0.4～1.0%、