[发明专利]一种低热裂倾向性Al-5%Cu基合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Al-5％Cu基合金的制备方法。

背景技术

Al-5％Cu基合金即为含Cu5wt％的铝铜合金，它具有高强度，良好的塑性、韧性及抗蚀能力等优点，广泛应用于航空航天领域。但是目前制备的Al-5％Cu基合金的方法存在工艺复杂，结晶温度范围宽，合金组织缩松，导致Al-5％Cu基合金在铸造过程中热裂倾向性高，产生铸造缺陷的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有Al-5％Cu基合金的制备方法存在工艺复杂，结晶温度范围宽，合金组织缩松，导致Al-5％Cu基合金在铸造过程中热裂倾向性高，产生铸造缺陷的问题，而提供一种低热裂倾向性Al-5％Cu基合金的制备方法。

低热裂倾向性Al-5％Cu基合金的制备方法按以下步骤实现：一、按质量比称取64.25％～82.85％的质量纯度为99.99％的铝、10％的铝铜中间合金、2％～5％的铝锰中间合金、1.25％～5％的铝锆中间合金、1.25％～7.5％的铝钒中间合金、2％～5％的铝钛硼中间合金、0.15％～0.25％的镉和0.5％～3％的铝钇中间合金，然后用质量浓度为10％的NaOH进行表面清洗，干燥后混合装入石墨坩埚中；二、将石墨坩埚置于700～750℃的条件下加热至称取的原料完全熔化，然后通入质量纯度为99.99％的氩气30～60min，空冷后取出，即得低热裂倾向性Al-5％Cu基合金；其中步骤一中铝铜中间合金含铜50wt％；铝锰中间合金含锰10wt％；铝锆中间合金含锆4wt％；铝钒中间合金含钒4wt％；铝钛硼中间合金含钛5wt％，含硼1wt％；铝钇中间合金含钇为10wt％。

本发明工艺简单，易于操作，原料中不含有贵重元素，生产成本低；本发明中稀土元素Y(钇)的加入使Al-5％Cu基合金的结晶温度区间缩小了，此外，Y与Al、Cu及V(钒)等具有较强的交互作用，形成化合物，并沿晶界析出，在合金凝固前期阻止晶粒生长细化了二次枝晶间距，从而细化了合金组织，并且对晶界处第二相起到了变质作用，使合金组织变得更加细小、致密，降低了Al-5％Cu基合金在铸造过程中热裂倾向性，其最大热裂抗力值为370～520N，与未经过添加稀土Y处理的同体系Al-5％Cu基合金相比，热裂抗力增加了12.1％～57.6％，降低了铸造缺陷。

附图说明

图1为具体实施方式十中所得低热裂倾向性Al-5％Cu基合金的凝固曲线图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式低热裂倾向性Al-5％Cu基合金的制备方法按以下步骤实现：一、按质量比称取64.25％～82.85％的质量纯度为99.99％的铝、10％的铝铜中间合金、2％～5％的铝锰中间合金、1.25％～5％的铝锆中间合金、1.25％～7.5％的铝钒中间合金、2％～5％的铝钛硼中间合金、0.15％～0.25％的镉和0.5％～3％的铝钇中间合金，然后用质量浓度为10％的NaOH进行表面清洗，干燥后混合装入石墨坩埚中；二、将石墨坩埚置于700～750℃的条件下加热至称取的原料完全熔化，然后通入质量纯度为99.99％的氩气30～60min，空冷后取出，即得低热裂倾向性Al-5％Cu基合金；其中步骤一中铝铜中间合金含铜50wt％；铝锰中间合金含锰10wt％；铝锆中间合金含锆4wt％；铝钒中间合金含钒4wt％；铝钛硼中间合金含钛5wt％，含硼1wt％；铝钇中间合金含钇为10wt％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按质量比称取71.8％的质量纯度为99.99％的铝、10％的铝铜中间合金、3％的铝锰中间合金、4％的铝锆中间合金、6.5％的铝钒中间合金、3％的铝钛硼中间合金、0.2％的镉和1.5％的铝钇中间合金。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

本实施方式中所得低热裂倾向性Al-5％Cu基合金，经检测其最大热裂抗力值为420N，与未经过添加稀土Y处理的同体系Al-5％Cu基合金相比，热裂抗力增加了33.5％。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中按质量比称取72.8％的质量纯度为99.99％的铝、10％的铝铜中间合金、4％的铝锰中间合金、3％的铝锆中间合金、5％的铝钒中间合金、3％的铝钛硼中间合金、0.2％的镉和2％的铝钇中间合金。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。