[发明专利]一种铝铜镁系高强耐热铸造铝合金及其制备方法

说明书

针对现有高强耐热铸造铝合金在高温时抗拉强度急剧下降的突出问题，本发明提供了一种铝铜镁系高强耐热铸造铝合金及其制备方法，所述合金组分为重量百分比：Cu:3.5～7.5wt.％；Mg:0.5～1.5wt.％；Ag:0.2～1.0wt.％；Mn:0.2～1.0wt.％；RE:0.05～0.85wt.％；Ti:0.05～1.25wt.％；Zr:0.1～0.8wt.％；B:0～0.2wt.％；余量为铝。本发明显著改善了高强耐热铸造铝合金在常温下的伸长率，提高了合金高温力学性能，使所述铸造铝合金在300℃高温下仍具有较高的力学性能。

技术领域

本发明属于高强度耐热轻质结构铸造金属材料技术领域，特别提供一种铝铜镁系高强耐热铸造铝合金及其制备方法，本发明合金材料具有极佳的耐高温性能，尤其适合应用于航空航天领域。

背景技术

铝合金具有比重低、耐腐蚀、易成型等突出特点，是重要的轻质结构材料。近年来随着航空航天工业的迅猛发展，航空、航天器飞行速度不断提高，飞行器与大气摩擦产生大量热量，导致飞行器外部温度也随之不断攀升，对航空、航天器结构材料的耐热性提出更高的要求。然而，现有的铸造用铝合金难以满足这一需求，工业界迫切的渴望获得一种新的高强耐热铸造用铝合金材料。

目前国内应用较多的高强耐热铸造铝合金主要有ZL206、ZL207、ZL208、ZL205A，国外的主要有美国的201、A201合金、俄罗斯的BAл10合金。在以上合金中以我国的ZL205A和美国的A201合金性能最为显著。ZL205A的主要化学成分是Cu 4.6-5.3％，Mg 1.5％，Mn 0.3-0.5％，Zr 0.05-0.2％，Ti 0.15-0.35％，Cd 0.15-0.35％，Al余量。其室温抗拉强度为440-510MPa，300℃时抗拉强度为170Mpa，延伸率为3.5。A201合金主要成分为Cu 4.0-5.0％，Mg0.15-0.35％，Ag 0.4-1.0，Mn 0.2-0.4％，Zr 0.05-0.2％，Ti 0.15-0.35％，Al余量。其室温抗拉强度为460Mpa伸长率为9.0％，300℃时抗拉强度为140Mpa,伸长率为12％。上述材料均难以满足目前高温条件下对材料力学性能的要求。

发明内容

针对现有高强耐热铸造铝合金在高温时抗拉强度急剧下降的突出问题，本发明提供了一种铝铜镁系高强耐热铸造铝合金及其制备方法。本发明显著改善了高强耐热铸造铝合金在常温下的伸长率，提高了合金高温力学性能，使所述铸造铝合金在300℃高温下仍具有较高的力学性能(抗拉强度σ_b≥210MPa，延伸率δ≥7)。

本发明技术方案是：

一种铝铜镁系高强耐热铸造用铝合金，其特征在于，其组分为重量百分比：Cu:3.5～7.5wt.％；Mg:0.5～1.5wt.％；Ag:0.2～1.0wt.％；Mn:0.2～1.0wt.％；RE:0.05～0.85wt.％；Ti:0.05～1.25wt.％；Zr:0.1～0.8wt.％；B:0～0.2wt.％；余量为铝。

作为优选的技术方案：

所述稀土元素RE为单一稀土元素或一种以上的混合稀土元素，优选为La、Ce、Pr、Nd、Er、Y、Sc之一种或多种。

所述铝合金还含有以下各组元素中的一种或多种，以进一步提高该合金性能，按重量百分比计：Cr：0～0.7wt.％，V：0～0.2wt.％。