[发明专利]铸造铝铜合金材料及其制备方法和应用

说明书

一种铸造铝铜合金材料，其特征在于包括如下组分及重量百分比：Cu：4.70％～5.80％；Mn：0.50％～0.70％；Mg：0.20％～0.40％；Ti：0.15％～0.35％；Zr：0.30％～0.60％；Sc：0.15％～0.30％；Fe+Si≯0.30％；Na+K≯0.02％；余量为Al及不可避免的杂质。本发明还公开了该合金材料的制备方法和应用。与现有技术相比，本发明的优点在于：采用本发明铝合金材料可以实现替代QT450‑10球铁材料，制造泵壳体，实现轻量化、铸造成型与承载强度要求，解决了无铸造高强度铝材可用难题。

技术领域

本发明涉及一种铸造铝铜合金，该铝铜合金比较适合应用于高强度高韧性的场合，本发明还公开了该铸造铝铜合金的制备方法和在轴向柱塞泵壳体中的应用。

背景技术

轴向液压柱塞泵是各类工程机械，如行走或移动机械的关键核心器件，直接影响着主机平台的性能、功能、能耗、制造成本以及商业竞争力等各项关键性技术指标。轻量化、高压化、大流量是液压柱塞泵发展的永恒主题。铸铁、钢是目前柱塞泵壳体的主要用材，存在着重量大、不耐腐蚀等缺点，导致设备制造能耗大、维护成本高，不经济和社会效益低下等缺点。采用铝合金替代铸铁、钢制造高压柱塞泵壳体是柱塞泵轻量化发展的主题及方向，并可克服铸铁、钢泵壳体的缺点与不足。

高压大流量斜盘式轴向柱塞泵壳体是采用QT450-10球铁材料铸造成型。为此，采用铝合金替代可解决轻量化问题，但同时必须解决铸造成型问题以及承载刚强度问题，方可解决泵壳体替代技术难题。

现有各类铸造铝合金普遍存在强度不高的事实，难以达到QT450-10球铁材料的高强度量级以及高韧性要求，即承载强度达到450MPa以上，断后伸长率达到10％。采用ZL205A高强度铸造铝合金，承载强度可以达到强度量级，但断后伸长率低约4％，韧性显得严重不足。还因ZL205A高强度铸造铝合金存在铸造性能差、尤其热裂倾向严重，满足不了成品率要求，仅仅适用于砂型铸造工艺。难以满足金属型铸造工艺要求。砂型铸造工艺存在着挥发性有机溶剂气体、粉尘，一型一件，质量稳定性难以保证，严重的制约现代工程大批量泵壳体的生产要求。而采用金属模铸造工艺，能够满足环保要求以及尺寸精度、高品质一致性的现代化工程大批量生产要求，是现代高压泵壳体发展的重要要求。

专利号为ZLCN201410417136.2的中国发明专利为《一种高强铝合金及其制备方法》(授权公告号CN104195391B)，该专利公开了一种高强度铝合金材料，其抗拉强度高达700MPa，显然，拉伸强度量级远高于450MPa，满足泵壳体的强度要求，但其制造方法是采用固态模压成形，难以满足复杂泵壳体的铸造成型的技术要求。

申请号为CN201610196580.5的中国发明专利申请公开《一种高强韧铸造铝合金及其制备方法》(申请公布号CN105803272A)，该文献公布的一种高强铸造铝合金材料是属于铝硅系合金，具有铸造性能好、热裂倾向小可以满足铸造复杂泵壳体的成型要求，但其拉伸强度低，如340～379MPa，断后伸长率更低，满足不了泵壳体的承载高强度要求。

显然，采用铸造铝铜合金，再进行合金化、微合金化，即成分配方的创造性突破以及工艺技术的保证是实现高压铸造成型、高强高韧性以及轻量化的重要技术方法及途径势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能替代QT450-10球铁材料的铸造铝铜合金材料。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种高强度、高韧性铸造铝铜合金材料。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种高强度、高韧性铸造铝铜合金材料的制备方法。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种高强度、高韧性铸造铝铜合金材料在轴向柱塞泵壳体中的应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铸造铝铜合金材料，其特征在于该材料包括如下组分及重量百分比：