[发明专利]一种铝铜合金材料及其铸造、热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种铝合金材料，确切地说是一种铝铜合金材料及其铸造、热处理工艺。

技术背景

目前真空成型模具主体的材料大都使用ZL401合金材料，ZL401是属于Al-Zn系合金，由于合金中锌的含量较多，因此密度较大，耐蚀性差，铸造性差，具体表现为热裂倾向大，流动性差，因此该材料在铸造及使用过程中会出现砂眼、气孔、缩松缺陷，而且这些缺陷是在加工后才能发现，给加工成本和制造周期带来很大的负面影响，我们结合ZL401的材料特性以及对它的成分进行分析，通过改变材料成分，研制出铝铜合金这种材料，并通过热处理对材料进行组织变化，达到消除缺陷，增加材料的机械性能，并改善材料的表面粗糙度。

由于铜在铝中有较大的固溶度，且随温度改变而变化，因此在铝铜合金材料中，降低锌的含量，增加铜的含量，通过固溶强化和时效强化提高机械强度；在铝铜合金材料中加入镁能够提高切削加工性，同时在铝中加入铜和镁能够形成强化相，在时效时能发挥强化作用；另外，添加适量的钛可获得显著的晶粒细化的效果，从而使铝铜合金材料获得更良好的性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有铝合金材料的缺陷，给人们提供一种具有较高的强度，优异的塑性，良好的流动性且具有良好的热处理性、切削加工性和抛光性的铝铜合金材料及其铸造、热处理工艺。

本发明的技术方案：

本发明它是采用纯铝、铝铜合金、铝镁合金和铝钛合金为原材料，经铸造、热处理制成，其组分的重量份为：纯铝75～88，铝铜合金6～12，铝镁合金2～7，铝钛合金4～8。

采用的纯铝的规格为含铝量≥99％，铝铜合金的规格为含铜量40～60％，铝镁合金的规格为含镁量5～15％，铝钛合金的规格为含钛量5～10％。

本发明的铸造、热处理工艺，包括下述步骤：

(1)铸造：

a、将纯铝和铝钛合金按上述比例在室温下装入石墨坩埚电阻炉中熔炼，当温度升至720℃时加入铝铜合金继续熔炼；

b、将上述石墨坩埚电阻炉中熔炼温度升至720～740℃时再加入炉内溶液总量2～2.5％的精炼剂进行除气除渣，时间为6～10min；

c、加入上述炉内溶液总量3～5％的覆盖剂再按比例加入铝镁合金，4～6min后将炉内溶液搅拌均匀浇入预先制作好的砂型中，经冷却、落砂、清理即制成铸件备用；

(2)热处理：

a、将上述铸件切割成条形块；

b、将条形块铸件放入温度为520～530℃的电阻炉内加热8小时后经室温水淬、冷却，再放入电阻炉内加热至300～370℃保温4～8小时，出炉即得本铝铜合金材料。

所述的覆盖剂由60％的光卤石和40％的氟化钙组成。

本发明的效果

1、由于铜在铝中有较大的固溶度，且随温度改变而变化，通过固溶强化和时效强化提高机械强度，同时获得抗拉强度为σ_b385Mpa，伸长率为8％的良好的性能，因此使本发明的铝铜合金材料同时具有较高的强度、优异的塑性、良好的流动性，铸造后不易出现砂眼、气孔、缩松等缺陷。

2、具有良好的热处理性，因为铜原子与空位之间存在一定的结合能，即铜原子与空位结合在一起，使空位能够稳定地处于固溶体中，不易向缺陷地带迁移。在正常情况下，对铸造的模芯在520℃-530℃的炉内加热8小时，水淬，冷却后在炉内加热到300℃-370℃保温4-8小时，热处理后的铸件通过组织变化，消除内部各种应力，使内部组织更加细密，布氏硬度为HB105，使用过程中磨损小，更适合于冰箱内胆和汽车内饰件的成型。

3、具有良好的切削加工性，镁合金具有优良的切削加工性能，其切削速度大大高于其他金属，铝铜合金的硬度比钢材低，更利于切削加工，对刀具的磨损小。

4、具有良好的抛光性，向铝及其合金中添加适量的钛可获得显著的晶粒细化的效果，铸铝件通过机加工及表面钳工修整后，对表面进行粗抛和精抛，能达到镜面的效果。

具体实施方式

实施例1：