[发明专利]一种含钪的Al-Cu系耐热铝合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种含钪的Al‑Cu系耐热铝合金及其制备方法，主要设计合金技术领域。一种含钪的Al‑Cu系耐热铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Cu为4.5‑6.5%，Mg为1.5‑2.5%，Mn为0.5‑1%，Sc为0.3‑0.6%，Zr为0.2‑0.5%，余量为Al及不可避免杂质。一种含钪的Al‑Cu系耐热铝合金的制备方法，包括以下步骤：按照如上配比准备原料纯Al锭、纯Mg锭、Al‑Cu中间合金、Al‑Mn中间合金、Al‑Sc中间合金和Al‑Zr中间合金备用；将原料全部熔化后去除表面浮渣，最后将温度升至740‑760℃并搅拌均匀；将熔融状态金属液浇注至金属型模具中得到铸态合金；将铸态合金进行固溶处理和时效处理。本发明的有益效果在于：本发明具有较高的室温和高温抗拉强度、显微组织均匀、且成本较低的含Sc的Al‑Cu系耐热铝合金及其制备方法。

技术领域

本发明主要涉及合金技术领域，具体是一种含钪的Al-Cu系耐热铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金作为现阶段工程应用中轻质的金属结构材料，具有低密度、高比强度和比刚度，航空航天、汽车摩托车和高速轻轨列车以及3C产品方面具有难以替代的应用优势。但是现在主流的铝合金产品的耐热性能较差，当环境温度超过120℃后，铝合金的强度会陡然下降，限制了其在许多工业设备和产品上的应用。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种含钪的Al-Cu系耐热铝合金及其制备方法，它具有较高的室温和高温抗拉强度、显微组织均匀、且成本较低的含Sc的Al-Cu系耐热铝合金及其制备方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种含钪的Al-Cu系耐热铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Cu为4.5-6.5%，Mg为1.5-2.5%，Mn为0.5-1%，Sc为0.3-0.6%，Zr为0.2-0.5%，余量为Al及不可避免杂质。

一种含钪的Al-Cu系耐热铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Cu为5.0%，Mg为1.9%，Mn为0.9%，Sc为0.4%，Zr为0.4%，余量为Al及不可避免杂质。

一种含钪的Al-Cu系耐热铝合金的制备方法，包括以下步骤：

S1：按照如上配比准备原料纯Al锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Sc中间合金和Al-Zr中间合金备用；

S2：将S1步骤中原料在180-200℃条件下干燥预热2h，然后将反应釜加热至680-700℃，将纯Al锭、纯Mg锭加入到反应釜内熔化，然后将反应釜加热至700-720℃添加Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Sc中间合金和Al-Zr中间合金并保温5-10min，待到合金全部熔化后去除表面浮渣，最后将温度升至740-760℃并搅拌均匀；

S3：将S2步骤熔融状态金属液降温至690-700℃静置5-10min，然后将合金液浇注至预热温度为200-300℃的金属型模具中，自然冷却后得到铸态合金；

S4：将S3步骤得到的铸态合金进行固溶处理和时效处理，固溶处理温度为470-490℃，处理时间为4-8小时，水淬至室温；时效处理温度为160-180℃，处理时间为12-24小时，空气中冷却至室温。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明通过引入适量稀土元素Sc、Zr以及合金元素Cu、Mg、Mn，通过多组元微合金化的方法对合金进行改性。其中Sc与Al构成强化相Al₃Sc，Zr与Al构成强化相ZrAl₃，可显著提高铝合金的室温强度与耐高温能力。将浇铸而成的铸态合金进行热处理，可有效改善合金的晶粒细度。本发明所制备的Al-Cu系合金具有较高的室温和高温抗拉强度，塑性也得到了较大改善，可适应现在特种行业对于耐热铝合金的需求。

具体实施方式