[发明专利]一种粉末冶金超高强铝合金的制备方法

说明书

本发明属于粉末冶金领域，涉及一种粉末冶金超高强铝合金的制备方法。粉末冶金铝合金材料具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好等优点,目前的粉末冶金铝合金还存在强度低、烧结致密度低等问题。本发明设计了一种新的铝合金成分为Al‑(2.5～3％)Cr‑(1.8～2.2％)V‑(0.8～1.2％)Li‑(0.8‑1.2％)Mg，该合金在烧结过程中会产生液相，因此具有烧结致密度高，烧结温度低的特点，同时通过时效处理可以析出Al₇Cr、Al₃V、AlCrMg以及AiLi四种亚微米尺度的强化相，使得合金具有高的强度，其抗拉强度超过800MPa，屈服强度超过700MPa，远高于现有粉末冶金烧结铝合金的性能水平。

技术领域

本发明属于粉末冶金领域,涉及一种粉末冶金超高强铝合金的制备方法。

背景技术

粉末冶金铝合金材料具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好等优点,可以满足目前和未来汽车轻量化的迫切需求,具有广阔的应用前景。随着电子、汽车等行业的发展，人们对轻质高强粉末冶金铝合金零部件的需求越来越高。20世纪90年代，美国通用公司采用铝合金粉末(201AB)制备出汽车引擎凸轮轴轴承盖，并实现量产与大规模应用。但是，关于粉末冶金铝合金产品的应用目前仍存在两方面的问题。首先，目前粉末冶金铝合金产品的原料均采用预合金化粉末，其成分多是通过已有的变形铝合金成分调整得到的，生产成本较高。其次，现有粉末冶金铝合金产品性能有待进一步提升，如Alcoa公司生产的601AB粉末制品抗拉强度仅为100～248MPa。

发明内容

本发明针对目前现有粉末冶金铝合金存在的烧结致密度相对较低、烧结强度低等问题，设计了一种新的铝合金成分，其质量配比为Al-(2.5～3％)Cr-(1.8～2.2％)V-(0.8～1.2％)Li-(0.8-1.2％)Mg。该合金在640-670℃温度范围内有25～30％的液相，可促进烧结致密化，因此合金在640-670℃温度范围内烧结时具有高的致密度，其相对密度超过99％，同时烧结后随炉可进行时效处理，通过析出Al₇Cr、Al₃V、AlCrMg以及AiLi四种亚微米尺度的强化相，使得合金具有高的强度，其抗拉强度超过800MPa，屈服强度超过700MPa。

一种粉末冶金超高强铝合金的制备方法，其特征在于首先采用气雾化制粉技术制备合金粉末，其成分为Al-(2.5～3％)Cr-(1.8～2.2％)V-(0.8～1.2％)Li-(0.8-1.2％)Mg，然后将雾化后粉末进行筛分，选用-200目的粉末进行压制成形，压制的压力为20～30MPa；再将压制的坯体进行烧结，烧结后随炉降温到450-460℃保温60-70分钟，然后继续随炉降温至200-210℃保温60-70分钟，最后随炉冷却至100℃以下取出。

进一步地，合金粉末雾化时采用氩气，雾化温度1000-1050℃。

进一步地，所述烧结气氛采用氢气气氛，烧结温度为640-670℃，保温时间90-120分钟。

本发明的优点在于，(1)采用设计成分的铝合金在640-670℃温度范围内液相含量达到25-30％，可以促进烧结致密化，其烧结相对密度达到99％以上，保证了合金最终具有高的强度；(2)在合金中添加Cr、Li、Mg、V四种元素，其中Cr与V可在粉末凝固过程中以Al₇Cr、Al₃V形式在粉末中析出，这两种相尺寸细小，分布均匀，在起到第二相强化的同时，还可以阻止后续烧结过程中铝晶粒的长大，使得合金晶粒细小，这进一步提高了烧结强度；Mg元素可在450-460℃时效时以AlCrMg相析出，Li元素可在200-210℃

时效时以AlLi相析出，这两种相为纳米尺度，分散均匀，与亚微米尺度的Al₇Cr、Al₃V相可以起到协同强化作用，保证了合金最终具有超高的抗拉强度和屈服强度，其抗拉强度超过800MPa，屈服强度超过700MPa，远高于现有粉末冶金烧结铝合金的性能水平。

具体实施方式: