[发明专利]一种耐热铝合金材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种耐热铝合金材料及其制备方法。

背景技术

在金属材料领域中, 耐热铝合金作为耐热材料一直受到普遍重视。

CN200310109875.7号申请公开一种钛元素合金化的铝铜镁银系高强耐热铝合金。属于高性能结构材料领域。本发明具体成分及其重量百分比为：Cu：4～8，Mg：0.4～1.0，Ag：0.3～1.0，Mn：0.3～ 0.6，Zr：0.05～0.30，Ti：0.05～1.1；余量为Al。该申请是在现有的铝铜镁银系合金中添加钛元素，不改变已形成的合金成分优化设计，而是利用钛的作用使铝铜镁银系合金的原始铸态组织得到细化。得到细化的铸态合金通过进一步的形变热处理，在人工时效过程中进行时效处理，以获得较好的组织，使其性能处于最佳状态。

以上普通铝合金的耐热性和强度的综合性能不高。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种耐热铝合金材料，该材料具有良好的性能。

本发明的另一目的是提供一种耐热铝合金材料的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种耐热铝合金材料，该材料以铝合金为基体，在基体中分布着由铜丝和铁丝形成的金属丝团，所用铜丝和铁丝的直径均为1-2mm，金属丝团的直径为10-15cm，材料中铁丝的总体长度相当于铜丝的二倍；两种金属丝共占材料的体积百分比为10-35%； 

铝合金基体的化学成分的重量百分含量：Mg为1-3％，Sr为0.2％～0.5％，Si为2％～5％，Pb为1％～2％，Co为0.01％～0.02％，Fe为0.01％～0.02％，La为0.5％～1％，Ho为0.01％～0.03％，其余为Al；

铜丝为纯铜；铁丝的化学成分的重量百分含量为：C为0.05-0.09，Si为0.2%～0.3%,Mn为0.25-0.35%,P<0.02%,S<0.025%,其余为Fe。

基体中还分布有化合物AlB2 、NiAl3、Si3B和Ni3Sn颗粒。

一种耐热铝合金材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

镀锡铜丝和镀镍铁丝及渗硼铁丝的准备：分别取直径为1-2mm、成分为纯铜的铜丝，以及取直径为1-2mm、成分重量百分含量：C为0.05-0.09，Si为0.2%～0.3%,Mn为0.25-0.35%,P<0.02%, S<0.025%,其余为Fe的铁丝，铁丝的总体长度相当于铜丝的二倍，控制铜丝和铁丝占材料的体积百分比为10-35%；按常规方法在铜丝表面镀锡，取一半上述铁丝表面镀镍，另一半铁丝表面渗硼处理；铜丝表面镀锡层的厚度为50-100微米；铁丝表面镀镍层和渗硼层的的厚度均为100-200微米；相应得到的镀锡铜丝、镀镍铁丝及渗硼铁丝三者总体长度相当；

按清洁球生产的常规方法将上述镀锡铜丝、镀镍铁丝及渗硼铁丝各取一根丝形成球状的混合三丝金属丝团，金属丝团直径为10-15cm，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由铜丝和铁丝占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；

铝合金材料基体的准备：按重量百分含量Mg为1-3％，Sr为0.2％～0.5％，Si为2％～5％，Pb为1％～2％，Co为0.01％～0.02％，Fe为0.01％～0.02％，La为0.5％～1％，Ho为0.01％～0.03％，其余为Al进行配料，铝合金在感应电炉中熔化，熔化温度为720-750℃；

将上述铝合金液浇入装有金属丝团的干砂铸型；合金液将镀镍铁丝及渗硼铁丝包围，然后冷却凝固，得到以铝合金为基的其中分布有金属丝团的耐热材料。

本发明相比现有技术的有益效果如下：

1、本发明材料中的铁丝自身具有相当的强度和较高的耐热性能。铜丝及其镀层Sn和铁丝及其镀层Ni、B进入到液态铝中，与其中的元素反应形成AlB2 、Cu3Al、NiAl3、Fe3Al、Si3B、Ni3Sn特殊化合物，弥散增强铝合金基体中,使材料的强度和耐热性能显著提高；未熔的铁丝及铜丝与铝合金冶金结合，对铝合金起增强增韧的作用。

2、材料中的La和Ho与Mg可以在基体中形成化合物La3Al11和Al3Ho，铝合金的组织具有显著细化的作用，分布于基体中有助于材料耐热的提高。本发明材料中P、S为杂质，控制在允许的范围。