[发明专利]一种含Mo‑Be耐热铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料工程领域，特别涉及一种含Mo-Be耐热铝合金及其制备方法。

背景技术

目前，铝及铝合金是仅次于钢铁的金属材料，广泛应用于建筑、能源、运输、航空航天等领域。铝及铝合金材料的应用及其研究也得到了迅猛发展，各种铝合金被广泛的应用。

耐热铝铜合金在铸造过程中存在热裂倾向大的问题，其主要原因是在于合金主元素Cu成分范围为了达到最大的强化效果，通常选择在4.5～5.5％的范围内，合金结晶温度范围较宽，铸造凝固时为具有各向异性的枝晶发育提供了充分条件，在凝固后期形成强大的内部收缩应力，故而收缩热裂倾向大。

耐热铝合金领域研究中还存在着高温瞬时强度和高温持久强偏低的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种含Mo-Be耐热铝合金及其制备方法，目的是获得更高强度和耐热性的新型铝铜合金。

本发明含Mo-Be耐热铝合金，其化学成分按照质量百分比为：Cu：6～7％，Mn：0.5～0.7％，Ni：0.5～0.7％，Cr：0.3～0.4％，Be：0.3～0.4％，Mo：0.3～0.4％，V：0.2～0.3％，Ti：0.15～0.25％，B：0.01～0.015％，Ce：2.5～3％，La：1.5～2％，余量为Al和不可避免的杂质。

本发明的含Mo-Be耐热铝合金，在250℃的高温瞬时抗拉强度为260～270MPa；本发明的含Mo-Be耐热铝合金，在200℃条件下加热200小时的抗拉强度为233～238MPa；本发明的含Mo-Be耐热铝合金，在250℃条件下加热200小时的抗拉强度为187～195MPa。

本发明的含Mo-Be耐热铝合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，熔炼：

将铝铬中间合金放入坩埚，加热至920～930℃，待其完全熔化后，将炉温降到780～800℃；

按设定的合金成分，加入铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝铍中间合金、铝镍中间合金、铝钼中间合金、铝钒中间合金、铝钛硼中间合金、铝稀土中间合金和铝，2/3以上的炉料溶化后，加入覆盖剂，待炉料全部熔化后，将温度降到720～730℃保温15～20min；

待炉温稳定后，扒去熔渣，加入铝精炼剂后，在725～730℃下保温10～15min后撇渣，得到精炼金属熔液；其中铝精炼剂分两次加入，第一次压入量为铝精炼剂总质量的3/5～2/3，第二次压入余量；

步骤2，浇铸：将铸造模具预热至240～260℃，将精炼金属熔液浇注成铸坯；

步骤3，热处理：

对铸坯进行固溶+时效处理，在525～535℃保温7～9h，然后在60～100℃的水中淬火，在170～180℃下保温5～7h，得到含Mo-Be耐热铝合金。

其中，步骤1中，加入覆盖剂的成分质量含量为：荧石35％，石英砂20％，工业盐45％；加入覆盖剂的量为：每平方米坩埚横截面积加入0.2～0.3kg；步骤l中，加入铝精炼剂为成分质量含量为：荧石25％，石英砂20％，工业盐55％，加入铝精炼剂的总量为：每吨含Mo-Be耐热铝合金加入1～3kg。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明的耐热铝铜合金，主加元素Cu的成分范围为6～7％，选择在这个范围的目的：一是为了改善铸造性能；二是为了有足够量的Cu元素形成含Cu的耐高温的第二相。Re的含量为4～5％，这个含量的Re有利于改善合金的铸造性能，并且与Cu，Mn等形成难熔的稳定金属间化合物，在高温下阻碍原子扩散和晶粒之间的滑移，起到了高温强化的作用。

本发明是在Al-Cu合金成分的基础上，添加Mn、Ni、Cr、Be、Mo、V、Ti、Re等合金元素，这样的多元合金化措施能够有的效提高了合金的耐热稳定性。由于Mn、Ni、Cr、Be、Mo、V、Ti、Re等多种合金元素的加入使合金中析出了稳定性好的第二相，在热处理过程中，这些第二相呈更加分散的状态析出，化学成分和晶格结构复杂，与α(Al)的组分结构差别大，形成新相的扩散过程慢，在晶界上呈封闭的网状或骨架状析出，这些第二相大多数为硬度较高的金属间化合物，由于它们在合金中可以起到阻碍晶界滑移及位错运动的作用，提高晶界强度和抗蠕变能力，合金的强度和耐热性得到了提高。