[发明专利]一种可热处理强化的高强高韧铸造铝合金及制备方法

说明书

本发明公开了一种可热处理强化的高强高韧铸造铝合金，该合金由以下各组分按重量百分比组成：Cu 3.8 wt%~4.6 wt%；Zn 2.5 wt%~3.5 wt%；Mg 0.25 wt%~0.5 wt%；Mn 0.25 wt%~0.5 wt%；Ti 0.02 wt%~0.35 wt%；Dy 0.15wt%~0.45 wt%。当元素添加含量比达到M(Cu):M(Zn):M(Mg)=(15‑20):(8‑15):(1‑3)，在三级时效(160℃/2.5~4h+180℃/5~8.0h+210℃/1.5~3h)下能依次分别对应析出主要强化相θ’(Al₂Cu)、T’(Al₁₂CuMn₂)和S’(Al₂CuMg)，随着时效温度和时间的增加，沉淀强化相能逐渐粗化，添加稀土元素Dy 0.15wt%~0.45 wt%可以有效抑制三种沉淀强化相的长大粗化，能更好的提高合金的强度与韧性。

技术领域

本发明涉及一种可热处理强化的高强高韧铸造铝合金，特别涉及一种可热处理强化的高强高韧铸造Al-Cu-Zn-Mn-Mg-Ti-Dy铝合金。

背景技术

铸造铝合金是近年来世界各国投入研究较多的一种铝合金产品。其优点是比重小、比强度高、组织各向同性，并具有良好的抗腐蚀性和铸造工艺性，可进行各种成型铸造；而且铸造铝合金还具有价格低廉，熔炼工艺和设备都比较简单，可以小批量生产也可以大批量生产的诸多优点。尤其是半固态铸造工艺，其铸造组织致密且偏析少，合金流动性好，可以更好的加入增强材料。即便如此，铸造铝合金强韧性稍逊于变形铝合金，使其应用范围受到较大的限制，变形铝合金通过挤压、轧制、锻造等手段减少了组织缺陷，许多重要用途如特种重载车负重轮、航空用铝合金等多采用变形铝合金。但对于变形铝合金来说，其设备和工装模具要求高，工序多，生产周期长、成本很高。

发明内容

本发明在传统的Al-Cu系铸造铝合金的基础上加入了特定比例的Zn、Mg元素 成为Al-Cu-Zn-Mg系合金，在合金组织中形成的主要强化相为θ(Al₂Cu)、T(Al₁₂CuMn₂)和S(Al₂CuMg)等，有效提高了合金的热处理强化效果。

本发明所采取的技术方案是：

一种可热处理强化的高强高韧铸造铝合金材料，其主要包括以下组分：Cu、Zn、Mg、Al。Cu、Zn、Mg三种元素的重量比例为：M(Cu):M(Zn):M(Mg) =(15-20):(8-15):(1-3)。

作为优选的，所述铝合金材料中各组分的重量百分比组成为：

Cu 3.8 wt%～4.6 wt%，

Zn 2.5 wt%～3.5 wt%，

Mg 0.25 wt%～0.5 wt%，

余量为Al。

进一步优选的，所述铝合金材料中还包括Mn元素，含量为0.25 wt%～0.5 wt%。

进一步优选的，所述铝合金材料中还包括稀土元素Dy，含量为0.15wt%～0.45wt%。

进一步优选的，所述铝合金材料中还包括Ti元素，含量为0.02 wt%～0.35 wt%。

一种可热处理强化的高强高韧铸造铝合金材料，其由以下重量百分比的组分组成：

Cu 3.8 wt%～4.6 wt%，

Zn 2.5 wt%～3.5 wt%，

Mg 0.25 wt%～0.5 wt%，