[发明专利]一种耐高温Al-Cu-Mg系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，提供了一种耐高温Al‑Cu‑Mg系铝合金及其制备方法。本发明提供的耐高温Al‑Cu‑Mg系铝合金，包括以下质量百分含量的成分：Cu 2.5～8％，Mg 0.1～1.5％，X元素0.1～0.5％，余量为Al和不可避免的杂质元素；所述杂质元素的总质量百分含量不大于0.3％；所述X元素包括Sc、Er、Zr、Mn、Ti、Ce、Cr和Ni中的一种或多种。本发明在Al‑Cu‑Mg系铝合金中添加微量的X元素，在合金基体中析出一种新型的Al₈Cu₄X析出相，该析出相可以在400℃以上保持稳定，显著增强了Al‑Cu‑Mg系铝合金的耐高温性。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种耐高温Al-Cu-Mg系铝合金及其制备方法。

背景技术

相较于Al-Cu合金而言，Al-Cu-Mg系铝合金是一种新型的耐热铝合金材料，其应用温度要高于Al-Cu合金，一般最高可应用于250℃。Ω-Al₂Cu析出相为Al-Cu-Mg系常见析出强化相，其惯析面为铝基体的(111)面，因此具有更高的室温强度。

同时，Al-Cu-Mg系铝合金是典型的可铸造、变形、焊接及热处理的铝合金，因其较高的比强度，较好的韧性和疲劳性能已成为航空航天工业应用主要的结构材料之一。近年来，随着航空航天工业的快速发展，航空航天器对速度追求不断提升，对作为轻量化航空航天结构材料的铝合金的服役温度提出了新的要求。开发耐400℃以上高温的Al-Cu-Mg系铝合金成为迫切需要解决的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐高温Al-Cu-Mg系铝合金及其制备方法。本发明提供的制备方法得到的Al-Cu-Mg系铝合金具有优异的耐高温性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐高温Al-Cu-Mg系铝合金，包括以下质量百分含量的成分：

Cu 2.5～8％，Mg 0.1～1.5％，X元素0.1～0.5％，余量为Al和不可避免的杂质元素；所述杂质元素的总质量百分含量不大于0.3％；

所述X元素包括Sc、Er、Zr、Mn、Ti、Ce、Cr和Ni中的一种或多种。

优选地，还包括质量百分含量为0.1～1％的Ag。

优选地，还包括质量百分含量为0.1～1.5％的Li。

本发明还提供了上述技术方案所述的耐高温Al-Cu-Mg系铝合金的制备方法，包括以下步骤：

按照所述耐高温Al-Cu-Mg系铝合金的成分准备制备原料；

将所述制备原料依次进行熔化、精炼、除渣和浇注，得到铸件；

将所述铸件依次进行三级固溶处理和双级时效处理，得到所述耐高温Al-Cu-Mg系铝合金。

优选地，所述三级固溶处理包括：在第一级固溶处理的温度进行第一保温；

以第一升温速率由所述第一级固溶处理的温度升温至第二级固溶处理的温度进行第二保温；

以第二升温速率由所述第二级固溶处理的温度升温至第三级固溶处理的温度进行第三保温；

所述第一级固溶处理的温度为400℃～500℃，所述第一保温的时间为3～50h；

所述第二级固溶处理的温度为500～510℃，所述第二保温的时间为2～20h；

所述第三级固溶处理的温度为540～570℃，所述第三保温的时间为3～30h。

优选地，所述第一升温速率和第二升温速率独立地为3～10℃/min。