[发明专利]一种高强度合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金领域，尤其涉及一种高强度铸造合金。

背景技术

随着以电子产品和汽车为代表的产品技术突飞猛进的发展，产品日趋于精密化、小型化，从而对材料的性能和铸造特性提出了越来越高的要求。铝合金、镁合金及锌合金原料丰富，铸造性能优异，已经成为国民经济生产生活的主要结构材料，但他们的机械强度偏低，虽然也发展了高强度材料，但材料的加工制造性又大大降低，因此在一些要求较高的产品领域越来越多的受到限制。

钛合金由于具有质轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，近些年来得到了很大发展，尤其板型材，但钛合金生产高精密复杂产品的成本很高，从而其应用也收到了极大的限制。

在有色金属中，铜合金是一种发展较早，可以作为功能性和结构性的材料，铜合金系列相对较为丰富，由于铜的成本相对较高，低铜含量高强度易于铸造加工和环保的铜合金仍然相对较少。

公开号为CN1948531A的专利公开了一种高锰铜镍锌合金，按重量百分比由以下组分组成：Cu 56-73%，Ni0.5-2.9%，Mn10.1-25%，Al0-3%，Fe+Re≤1%，余量为Zn和不可避免的杂质。但材料的耐腐蚀性和机械强度相对较低，铸造性能不够理想，难以满足现代产品技术的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的合金很难兼顾合金强度和铸造性能及成本的不足，提供一种高强度合金材料，该合金不仅强度高，而且具有优异的铸造性能。

本发明还提供了一种高强度合金的制备方法，该方法简单、成本低。

本发明提供了一种高强度合金，以该合金的总量为基准，以重量百分比计，该合金含有以下元素：

Mn                21-40%，

Al                 3.1-15%，

Cu                45-75.9%。

本发明还提供上述所述的高强度合金的制备方法，该方法包括将合金原料进行熔炼，并将熔炼得到的合金液进行浇铸，冷却后得到高强度合金。

根据本发明的合金具有良好的铸造性能，铸造过程中不易产生裂纹，机械强度高，韧性好。

具体实施方式

本发明提供了一种高强度合金，以该合金的总量为基准，以重量百分比计，该合金含有以下元素：

Mn                21-40%，

Al                 3.1-15%，

Cu                45-75.9%。

进一步优选地，以该合金的总量为基准，以重量百分比计，该合金含有以下元素：

Mn                28-38%，

Al                 4-10%，

Cu                52-68%。

本发明的高强度合金中，锰元素的价格是铜元素的四分之一，用大量的锰元素代替铜元素，降低了合金的成本。同时锰元素和铜元素是相互无限固溶的，锰元素的原子半径和铜接近，是置换式固溶体，锰起固溶强化作用，可以提高合金的强度，硬度。锰元素可以有效的提高合金的铸造性能，但过高易于引起合金脆性增大，并降低材料的铸造性能，过低无法改善合金的铸造特性，降低材料成本。

本发明的高强度合金中，铝元素是重要的合金强化元素，会显著的提高合金的机械强度，同时在冶金过程中起着重要作用，在合铝可以在合金熔体表面中形成一层致密的氧化物膜层，改善合金的氧化和吸气特性；另外，铝元素可以在合金产品表面形成致密氧化物膜层，提高合金产品的耐腐蚀性，同时还可以降低合金成本，但含量过高则会引起材料脆性增大，过低则难以起到以上有益作用。

本发明的高强度合金中，通过控制Mn元素和Al元素的含量范围，即以该合金的总量为基准，以重量百分比计，该合金含有以下元素：Mn                21-40%，Al 3.1-15%，使得到的合金在具有很好的强度的同时具有很好的铸造性能。