[发明专利]Be-Cr-RE高强耐热铝合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，特别涉及一种高强耐热铝合金材料。

背景技术

随着国民经济和国防现代化建设的发展，铝合金作为轻质材料在各个领域中的应用范围越来越广，特别是在航空航天、船舰、石油化工、交通运输、电力、电子、建筑等领域，对铝合金材料具有高强耐热性能的需求越来越迫切。世界上铝合金主要有Al-Cu、Al-Si、Al-Mg等几个系列，其中Al-Cu系合金由于具有密度小、比强度高等特点，同时还具有良好的切削加工性能和耐热性能，主要用作承受较大载荷的结构件和耐热零件。以上几种系列的合金中，大部分的强度都低于400MPa，在250℃以上的高温条件下，瞬时强度一般都低于200Mpa，持久强度低于100MPa。

其中Al-Cu系中的几个牌号的铝合金强度大于400MPa，但该系合金的铸造性能差。已公开的文献“Sc在铝合金中的微合金化作用机理”中，描述了微量Sc在铝铜系合金中的作用，Sc具有固溶-沉淀强化、弥散强化及晶界强化作用，可抑制高强度铝铜合金的热裂倾向的作用，提高铝合金的耐腐蚀性能；但将钪加入热处理可强化的铝铜合金中，在临界成分下生成W相，对合金的综合性能有损害作用，且钪属于贵重金属，Al-Cu-Sc系铝合金制造成本高。

目前研制的几种2XXX系铝合金材料中，添加了多种微合金化元素及稀土元素，微合金化元素如：Mn、Zr、Cd、Ti、Cr等，此种铝合金具有较高的抗拉强度和延伸率，但此类铝合金存在的缺陷为铝合金材料的热裂倾向大，铸造性能差。

由此，研制出一种具有高强耐热、热裂倾向小、延伸率高、成本低等特点的铝合金材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种Be-Cr-RE高强耐热铝合金材料，该铝合金材料具有强度高，耐热性好，热裂倾向小、延伸率高、成本低的特点。

本发明的技术方案是：

Be-Cr-RE高强耐热铝合金材料的成分及重量百分比如下：

Cu：6.2-6.9％；Mn：0.6-0.7％；Cd：0.15-0.23％；Ti：0.05-0.15％；B：0.11-0.14％；Zr：0.55-0.75％；Cr：0.35-0.6％；Be：0.025-0.045％；稀土元素RE：1.2-3.0％；其余为Al。

进一步地，所述稀土元素RE包括La、Ce、Pr、Nd、Er和Y中的一种或一种以上的混合稀土元素。

进一步地，所述铝合金材料的成分及其含量为Cu：6.2-6.5％；Mn：0.65-0.7％；Cd：0.15-0.17％；Ti：0.05-0.09％；B：0.11-0.13％；Zr：0.6-0.75％；Cr：0.35-0.4％；Be：0.025-0.035％；稀土元素RE：1.2-2.2％；其余为Al。

进一步地，所述铝合金材料的成分及其含量为Cu：6.7-6.9％；Mn：0.63-0.69％；Cd：0.19-0.23％；Ti：0.11-0.25％；B：0.135-0.14％；Zr：0.65-0.73％；Cr：0.45-0.6％；Be：0.04-0.045％；稀土元素RE：2.2-3.0％；其余为Al。

本发明提供的Be-Cr-RE高强耐热铝合金材料，以Cu、Mn、稀土元素为主要的合金元素，以Cd、Ti、B、Zr、Cr、Be为多元微合金元素，具有以下优点：

1、高强耐热性：本发明铝合金材料选用Cu的范围为6.2-6.9％，稀土元素的范围为1.2-3.0％，使Cu和稀土素成比例加入，以补偿形成稀土化合物而造成的基体溶质元素的贫乏，从而在不降低常温强度的条件下，改善合金的高温性能；同时添加了Mn元素，Mn具有提高再结晶温度、细化再结晶晶粒的作用，使铝合金基体和晶界同时得到强化，从而具有优良的高温和常温综合机械性能。

2、减少热裂倾向：合金中Cu含量大，形成富Cu相，富Cu相作为高熔点细晶弥散相以金属化合物形态弥散分布于晶界，在熔体结晶时有效抵消了晶粒内富Cu溶质因过饱和度急剧升高而形成的向晶界扩散的强烈倾向，从而减缓了结晶时的结构应力，减少了铝合金材料的热裂倾向，使铝合金铸造性能好。

3、延伸率高：合金材料中加入了Cd、Ti、B、Zr、Cr、Be微合金元素，晶界上富Cu相与微合金元素的多种弥散相，都具有细化晶粒的作用；稀土元素集中分布在晶界面上，阻碍晶界移动，使形成临界尺寸晶核的形核功减少，结晶核数量增加，从而使晶粒细化，提高延伸率，加工性能良好。