[发明专利]一种铝铜合金材料及其铸造、热处理工艺

说明书

本发明公开了一种铝铜合金材料，包括以下重量份原料：纯铝75～88份，铝铜合金6～12份，铝镁合金2～7份，铝钛合金4～8份、均质剂1～5份、活性剂1～2份；其中纯铝的含铝量≥99％、铝铜合金的含铜量40～60％、铝镁合金的含镁量5～10％、铝钛合金的含钛量5～10％。本发明由于铜在铝中有较大的固溶度，且随温度改变而变化，通过固溶强化和时效强化提高机械强度，同时获得抗拉强度为σ_b385Mpa，伸长率为8％的良好的性能，因此使本发明的铝铜合金材料同时具有较高的强度、优异的塑性、良好的流动性，铸造后不易出现砂眼、气孔、缩松等缺陷。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种铝铜合金材料及其铸造、热处理工艺。

背景技术

目前真空成型模具主体的材料大都使用ZL401合金材料，ZL401是属于Al-Zn系合金，由于合金中锌的含量较多，因此密度较大，耐蚀性差，铸造性差，具体表现为热裂倾向大，流动性差，因此该材料在铸造及使用过程中会出现砂眼、气孔、缩松缺陷，而且这些缺陷是在加工后才能发现，给加工成本和制造周期带来很大的负面影响，我们结合ZL401的材料特性以及对它的成分进行分析，通过改变材料成分，研制出铝铜合金这种材料，并通过热处理对材料进行组织变化，达到消除缺陷，增加材料的机械性能，并改善材料的表面粗糙度。

由于铜在铝中有较大的固溶度，且随温度改变而变化，因此在铝铜合金材料中，降低锌的含量，增加铜的含量，通过固溶强化和时效强化提高机械强度；在铝铜合金材料中加入镁能够提高切削加工性，同时在铝中加入铜和镁能够形成强化相，在时效时能发挥强化作用；另外，添加适量的钛可获得显著的晶粒细化的效果，从而使铝铜合金材料获得更良好的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝铜合金材料及其铸造、热处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种铝铜合金材料，包括以下重量份原料：

纯铝75～88份，铝铜合金6～12份，铝镁合金2～7份，铝钛合金4～8份、均质剂1～5份、活性剂1～2份；其中纯铝的含铝量≥99％、铝铜合金的含铜量40～60％、铝镁合金的含镁量5～10％、铝钛合金的含钛量5～10％。

优选地，所述铝铜合金材料包括以下重量份原料：

纯铝77～83份，铝铜合金8～10份，铝镁合金3～5份，铝钛合金5～6份、均质剂2～4份、活性剂1.4～1.8份；其中纯铝的含铝量≥99％、铝铜合金的含铜量45～55％、铝镁合金的含镁量7～8％、铝钛合金的含钛量6～8％。

优选地，所述铝铜合金材料包括以下重量份原料：

纯铝82份，铝铜合金9份，铝镁合金4.5份，铝钛合金6份、均质剂3份、活性剂1.5份；其中纯铝的含铝量≥99％、铝铜合金的含铜量45％、铝镁合金的含镁量7.5％、铝钛合金的含钛量7.5％。

优选地，所述均质剂的制备方法为：将Si 50-60份、Mn 10-20份、Cr 5-15份所对应的重量份原料混合熔炼，熔炼温度为500-1000℃，最后再加入Si粉总量5-10％的轻稀土元素，然后搅拌至原料混合均匀，然后浇铸成型，再压制成粒径为1-3mm的颗粒。

优选地，所述轻稀土元素为钪Sc、钇Y和镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu中的一种或多种的组合物。

优选地，所述活性剂的制备方法为：将多孔石墨烯加入到磷酸溶液中反应15-25min，随后用去离子水洗涤3-4次，随后再加入质量分数为50-60％的稀硫酸处理20-30min，即可。

本发明还提供了一种铝铜合金材料的铸造工艺，包括以下步骤：