[发明专利]一种高强耐热铝合金及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，提供了一种高强耐热铝合金，按质量百分比计，包括以下组分：Ce 12.0～16.0％，Sc 0.30～0.80％，Zr 0.15～0.32％和余量的Al；其中，Sc和Zr的质量比为(2～3)：1。本发明中的Ce可与Al形成具有良好耐热性的Al₁₁Ce₃相；Sc可与Al生成Al₃Sc提高铝合金的耐热性能，Zr可取代部分Sc形成Al₃(Sc，Zr)相，进一步提高合金高温力学性能，而控制Sc和Zr的质量比，有利于Al₃(Sc，Zr)相的形成。实施例的结果显示，本发明提供的高强耐热铝合金的室温抗拉强度为342MPa，350℃抗拉强度为287MPa。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强耐热铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金因有高的比强度、耐腐蚀性和导热性而广泛用于诸如航空航天、核能等国家战略领域以及与民生息息相关的交通运输领域，而由于飞行器、高铁、汽车等对结构重量极为敏感，因此高性能轻质铝合金材料是实现其轻量化的重要途径。然而大量商用铝合金虽然在室温服役时具有高强的优势，但绝大部分轻质合金的这一优势难以在300℃以上的中-高温区间保持。

现有技术CN111893353A公开了一种高强耐热铝合金材料，组成包括Si：6.0～8.0％，Fe：1.5％～2.5％，Cu：0.8～1.2％，Mg：0.2～0.35％；B：0.01～0.03％，Sr：0.01～0.03％，其他杂质元素≤0.3％，其中Mn≤0.05％，Cr≤0.01％，余量为Al，制得的高强耐热铝合金材料的室温抗拉强度为325MPa，而350℃抗拉强度则降为190MPa，难以在300℃以上的中-高温区间仍保持良好的高温强度。因此，需要进一步提高铝合金的高温性能，以满足各个行业对铝合金材料300℃以上高温下长期工作且不发生蠕变的性能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强耐热铝合金及其制备方法，本发明提供的高强耐热铝合金具有优异的耐热性能，在高温下仍能保持良好的强度，350℃抗拉强度可达287MPa。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种高强耐热铝合金，按质量百分比计，包括以下组分：Ce 12.0～16.0％，Sc 0.30～0.80％，Zr 0.15～0.32％和余量的Al；其中，Sc和Zr的质量比为(2～3)：1。

优选地，按质量百分比计，所述高强耐热铝合金包括以下组分：Ce 13.0～14.0％，Sc 0.35～0.50％，Zr 0.15～0.18％和余量的Al。

优选地，所述高强耐热铝合金的相组成包括Al₁₁Ce₃相、Al₃(Sc，Zr)相和α-Al/Al₁₁Ce₃共晶团。

优选地，所述Al₁₁Ce₃相的直径为2.5～7.5μm，所述Al₃(Sc，Zr)相的直径为5～20nm，所述α-Al/Al₁₁Ce₃共晶团的直径为3～6μm，共晶团中Al₁₁Ce₃的板条宽度为50～150nm，板条间距为100～150nm。

本发明提供了上述技术方案所述高强耐热铝合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)将合金原料依次进行熔化和精炼，得到合金熔体；

(2)将所述步骤(1)得到的合金熔体进行浇注，得到合金铸锭；

(3)将所述步骤(2)得到的合金铸锭进行时效处理，得到高强耐热铝合金。