[发明专利]包含铁-锰均匀固溶体的铝合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金及其制造方法，更具体地，涉及其中在铝基体中形成铁-锰完全固溶体(complete solid solution)的铝合金，以及其制造方法。

背景技术

将合金元素(成合金元素，alloying element)加入铝合金中以用于多种用途。这些合金元素可影响铸造质量或合金结构。因此，为了改善铸造质量或控制合金结构，存在控制合金元素的种类和形式的需求。

例如，考虑到铸造质量，可添加铁用于防止铝合金与用铁基合金制造的模具的粘模(焊接，soldering)。然而，由于铁可降低铝合金的耐腐蚀性，铁的添加也可受到限制。就这方面，存在通过将铁加入铝合金中防止耐腐蚀性的降低以及模具粘模的需求。

作为另一个例子，考虑到合金结构，典型的耐热铝合金的耐热性能可通过将铁等添加到铝基体中以分散和控制铝与合金元素之间的金属间化合物来实现。这些金属间化合物可在从液相到固相的凝固过程中在铝基体中结晶，或者可通过铝合金的热处理而在铝基体中沉淀。

然而，上述铝合金的耐热性可能在200℃或更高的环境中退化。在其中将铝合金在200℃或更高下保持长时间的情况下，为了使结晶或沉淀的金属间化合物维持热力学平衡，该结晶或沉淀的金属间化合物可与铝基体反应以形成新的金属间相，或者由于这样的金属间化合物长大(变粗，coarsen)可发生裂纹的产生和扩展。

发明内容

技术问题

本发明提供在铝基体中包含铁-锰完全固溶体的铝合金及其制造方法。

本发明的目的示例性提供，并且本发明的范围并不受这些目的的限制。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供制造铝合金的方法。提供铁-锰合金粉末。将所述铁-锰合金粉末引入到铝熔体中。通过模铸所述铝熔体制造包含铁-锰完全固溶体的铝合金。

在所述制造方法中，所述铁-锰合金粉末可使用雾化法制备。

所述制造方法可进一步包括：在引入所述铁-锰合金粉末之后，使至少部分所述铁-锰合金粉末在所述铝熔体中熔融。此外，所述熔融可使用等离子弧熔炼法或真空感应熔炼法进行。

在该制造方法中，除了作为母材的铝之外，所述铝熔体还可包括作为添加元素的铜和硅。

在该制造方法中，除了作为母材的铝之外，所述铝熔体还可包括作为添加元素的硅和镁。

根据本发明的另一个方面，提供了包括如下的铝合金：铝基体；以及分布在所述铝基体中的铁-锰完全固溶体，其中所述铝合金具有比具有相同组成的其它铝合金高的伸长率，在所述其它铝合金的组成中铁和锰不形成完全固溶体，而与铝形成化合物。

根据本发明的另一个方面，提供制造铝合金的方法。提供包含第一量的铁-锰完全固溶体的第一铝合金。使所述第一铝合金熔融在铝熔体中。通过铸造所述铝熔体制备包含第二量的铁-锰完全固溶体的第二铝合金，所述第二量比所述第一量小。

在该制造方法中，提供所述第一铝合金可包括通过引入到第一铝熔体中而使铁和锰熔融；和铸造所述第一铝熔体。

在该制造方法中，提供所述第一铝合金可包括通过混合铁粉末和锰粉末形成粉末混合物；通过引入到第一铝熔体中而使所述粉末混合物熔融；和铸造该第一铝熔体。

在该制造方法中，提供所述第一铝合金可包括提供铝-铁母合金和铝-锰母合金；通过引入到第一铝熔体而使所述铝-铁母合金和所述铝-锰母合金熔融；和铸造该第一铝熔体。

在该制造方法中，提供所述第一铝合金可包括：提供铁-锰合金；通过引入到第一铝熔体中而使该铁-锰合金熔融；和铸造所述第一铝熔体。

根据本发明的另一个方面，提供了制造铝合金的方法。通过将铁粉末和锰粉末混合而形成粉末混合物。通过引入到铝熔体中而使该粉末混合物熔融。通过铸造该铝熔体而制造铝合金，其中，铁-锰完全固溶体分布在铝基体中。

在该制造方法中，形成粉末混合物可包括通过引入到研磨装置中而混合铁粉末和锰粉末；和筛分该混合的粉末。

有益效果

由于根据本发明的实施方式的铝合金包含铁-锰完全固溶体，所述铁-锰完全固溶体即使在高温下也不与铝基体反应，所以，所述铝合金即使在高温下也具有优异的耐热性。因此，该铝合金在被用于柴油发动机的活塞和飞机部件(其中由于其限制还没有使用普通的耐热铝合金)期间可使减少重量的效果最大化，并且可通过增加当前使用的汽车发动机耐热极限而提高燃料经济性。