[发明专利]Al3Ti相弥散增强Al-Cu-Mg系合金的制备方法

说明书

技术领域

   本发明涉及Al-Cu-Mg系合金材料制备领域，具体即为采用快速凝固Al-7.0wt.%Ti合金粉与Al-Cu-Mg系合金液进行固-液混合近液相线铸造以获得弥散分布的Al₃Ti相增强的Al-Cu-Mg系合金。

背景技术

Al-Cu-Mg系合金作为目前使用最为广泛的耐热铝合金，在航空航天领域及汽车等工业中都得到广泛应用；然而，随着科技进步以及工业发展，对其耐热性能要求越来越高，因此提高原耐热性能及开发新型耐热铝合金更为迫切，通过向铝合金中引入在高温下稳定的弥散增强相可以有效提高合金的耐热性能，用钛元素合金化处理Al-Cu-Mg系铝合金，能有效提高其耐热性能，然而普通Al-Ti中间合金中Al₃Ti相呈粗大针片状，当向加入Al-Cu-Mg系合金液中加入较多的该种Al-Ti中间合金后，在合金凝固组织中将出现粗大的针片状Al₃Ti相，对Al-Cu-Mg系合金的强韧性产生严重不利影响；而采用快速凝固铝钛中间合金对Al-Cu-Mg系合金进行合金化处理时，当铝钛中间合金加入过多或加入方法控制不当时，同样也会在合金组织中出现粗大的针片状Al₃Ti相。

发明内容

 本发明中使用的快速凝固Al-Ti合金粉，针片状Al₃Ti相尺寸在2-10μm；在采用快速凝固Al-7.0wt%Ti合金粉与Al-Cu-Mg系合金液进行固-液混合近液相线铸造时，通过控制固-液混合温度和时间，抑制Al₃Ti相的长大，可控制Al₃Ti相尺寸至2-10μm，此外，采用该工艺后使Al₃Ti相形貌由原始的细长针状变为短杆状块状。

    本发明为解决采用铝钛中间合金对Al-Cu-Mg系耐热铝合金进行钛合金化后Al₃Ti相尺寸过大及分布不均问题，旨在提供一种采用快速凝固Al-7.0wt.%Ti合金粉与Al-Cu-Mg系合金固液混合近液相线铸造以获得Al₃Ti相弥散分布的Al-Cu-Mg系合金凝固组织的铝合金制备方法。

本发明为解决现有技术难题所采取的技术方案为：采用快速凝固Al-7.0wt.%Ti合金粉与Al-Cu-Mg系合金液进行固液混合近液相线铸造，以获得Al₃Ti相弥散分布的Al-Cu-Mg系合金凝固组织。

Al₃Ti相弥散增强Al-Cu-Mg系合金的铝合金的制备方法，包括如下步骤：

   A、采用坩埚电阻炉在750℃温度下熔制Al-Cu-Mg系合金，在合金液表面加盐类覆盖剂防止氧化； 

B、当Al-Cu-Mg系合金呈熔融状态时，加入经过预处理的快速凝固Al-7.0wt.%Ti合金粉，加入量为Al-7.0wt%Ti合金粉和Al-Cu-Mg系合金总质量的5~40wt%，不断搅拌至均匀，控制搅拌过程时间为5-10min；

C、通过控制搅拌时间和经过预处理的快速凝固Al-7.0wt.%Ti合金粉加入量使合金熔体温度在控制在液相线以上20-50℃，然后迅速将该合金液浇铸到钢模中，得到Al₃Ti相颗粒弥散分布的Al-Cu-Mg系合金凝固组织。

所述的750℃的熔炼温度是参照一些铝合金熔炼铸造文献资料来设计的熔炼温度，当然这个温度可以根据合金成分适当调节，但是这个相对较高的熔炼温度，利于之后Al-Ti合金粉加入后快速溶入合金液中。

所述A步骤中的覆盖剂为经过脱水处理的质量分数为50%的KCl和50%的NaCl均匀混合组成的固体粉末，用于防止熔体氧化，减少合金元素的烧损，净化熔体。

所述B步骤中的快速凝固Al-7.0wt.%Ti合金粉为采用常规的雾法制粉方法制备的，其Ti含量为质量分数7.0wt.%，颗粒尺寸为100-150目。

所述B步骤中的快速凝固Al-7.0wt.%Ti粉的预处理方法为：用经脱水处理的质量分数为50%的KCl和50%的NaCl加入合金粉中混合均匀，然后在混合粉表面覆盖一层上述KCl和NaCl混合盐，放入400℃的电阻炉中预热5分钟，以助其快速均匀熔入Al-Cu-Mg系合金中。

所述B步骤中快速凝固Al-7.0wt.%Ti合金粉加入合金液后迅速搅拌，使整个熔体温度降低到液相线以上20-50℃，控制搅拌时间在在5-10min。