CN109182804A - 一种高强度铝铜系铝合金制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金设计领域，具体涉及一种高强度铝铜系铝合金制备方法。目前，常见的高强度铸造铝合金主要为Al‑Cu系，虽然具有较高的强度，但也很难达到抗拉强度480MPa以上及延伸率大于10％以上的性能。本发明提供一种铸造性能及力学性能好的铝铜系铝合金制备方法。按重量百分比，Cu为4.3％‑5.2％；Mn为0.6％‑1.0％；Ti为0.15％‑0.34％；Mg为0.35％‑0.40％；RE为0.05％‑0.15％；Zr为0.05％‑0.2％；Fe<0.2％；Si<0.1％；Zn<0.2％；其余杂质<0.5％，铝余量。通过本技术方案，其生产的铸造铝合金综合性能更加优异，同时材料成本更低。

Description

一种高强度铝铜系铝合金制备方法
技术领域
本发明属于铝合金设计领域，具体涉及一种高强度铝铜系铝合金制备方法。
背景技术
铸造铝合金作为传统的金属材料，具有比重低、比强度高、易加工、成本低，生产零件灵活、简单，易于批量生产等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业的发展，对铸造铝合金，特别是对具有较高抗拉强度和延伸率综合力学性能以及低成本的铸造铝合金的需求越来越大。
目前，常见的高强度铸造铝合金主要为Al-Cu系，比较典型的有我国的ZL205A合金、法国牌号A-U5GT合金和美国铝协会牌号的A201.0和206.0合金，这些铸造铝合金虽然具有较高的强度，但也很难达到抗拉强度480MPa以上及延伸率大于10％以上的性能，而且这些铸造铝合金铸造性能差，铸造时容易产生热裂，而且其杂质元素含量控制要求较高，这些缺陷制约了此类铸造铝合金的广泛使用。
国内铝铜系铸造铝合金主要延续苏联标准，强化元素主要为Mn元素，将Mg元素作为杂质元素，而在法标中铝铜系铸造铝合金主要以Mg元素作为强化元素，Mn元素为杂质元素。国内现也有自研Mn和Mg同时作为强化元素的铝铜铸造铝合金材料，但大多添加合金元素含量较高，使材料成本增加，且机械性能也很难同时保证抗拉强度480MPa以上及延伸率大于10％以上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种铸造性能及力学性能好的铝铜系铸造铝合金制备方法。通过本技术方案，其生产的铸造铝合金综合性能更加优异，同时材料成本更低。
本发明制备高强度铝铜系铝合金的方法，包括以下步骤：
(1)合金配料
按重量百分比Cu为4.3％-5.2％；Mn为0.6％-1.0％；Ti为0.15％-0.34％；Mg为0.35％-0.40％；RE为0.05％-0.15％；Zr为0.05％-0.2％；Fe&lt;0.2％；Si&lt;0.1％；Zn&lt;0.2％；其余杂质&lt;0.5％，铝余量，进行计算并称取适量的1号标准铜、JCMn98、Al-Ti中间合金、镁块、铝稀土中间合金、Al-Zr中间合金和半精铝锭；
(2)合金熔炼
将称取的1号标准铜、JCMn98、Al-Ti中间合金及一定重量的半精铝锭熔融制备铝钛锰铜中间合金锭备用；
在熔炼炉中加入半精铝锭重量的60％-75％，以750℃-770℃进行熔炼，全部熔化后，加入所述备用的铝钛锰铜中间合金锭、铝稀土中间合金及Al-Zr中间合金，充分搅拌至全部熔融后，随炉温降至700℃-730℃，加入镁块及剩余的半精铝锭，充分搅拌；
(3)铸件热处理
浇铸后进行固溶及时效处理，形成铝铜系铝合金。
在合金熔炼后，对铝液精炼处理，静置后撇渣，然后调整至预定温度。
固溶及时效处理时，固溶处理温度为520℃±15℃，固溶处理时间为8h-26h；时效处理温度为175℃±15℃，时效处理时间为4h-10h。所述铝合金抗拉强度大于480Mpa；屈服强度大于350Mpa；延伸率大于10％；布氏硬度大于120。
具体选取Cu为5.1％；Mn为0.8％；Ti为0.3％；Mg为0.35％；RE为0.1％；Zr为0.13％；Fe为0.12％；Si为0.08％；Zn为0.07％。所述铝合金抗拉强度511Mpa，屈服强度374Mpa，延伸率为14.0％，布氏硬度大于132。
具体选取Cu为4.8％；Mn为0.8％；Ti为0.25％；Mg为0.3％；RE为0.11％；Zr为0.18％；Fe为0.18％；Si为0.09％；Zn为0.15％。所述铝合金抗拉强度502Mpa，屈服强度359Mpa，延伸率为14.5％，布氏硬度大于126。
在该制备方法的合金熔炼步骤中，“将称取的1号标准铜、JCMn98、Al-Ti中间合金及一定重量的半精铝锭熔融制备铝钛锰铜中间合金锭备用”对于本发明的实现具有重要作用。
现有的熔融过程中，添加方法一般将各种合金配料按一定顺序加入，因标准中间合金的杂质元素含量较高，使最终铝合金材料性能不高。而本发明通过将1号标准铜、JCMn98和Al-Ti中间合金共同熔融制备铝钛锰铜中间合金锭，使成分中杂质含量更低，能够有效控制杂质元素的带入含量，并且使元素进行二次合金化，并能够起到晶粒细化作用。
本发明的有益效果：
(1)通过采用Mn和Mg同时作为强化元素提高材料综合性能，克服了铝铜系铸造铝合金材料在保证高强度时延伸率偏低的问题，使材料抗拉强度大于480MPa的同时，保证延伸率大于10％。
(2)本发明提出的一种高强度铸造铝铜系铝合金材料，在锰、钛、镁、锆、稀土等强化合金元素含量较低的情况下，做到了材料综合进行性能优异，同时具有成本较低的优点。
(3)通过对铝、铜、锰原材料进行优选控制，配置铝钛锰铜中间合金锭，使最终材料杂质元素的含量降低，有效提高合金的铸造性能以及力学性能。
具体实施方式
以下通过具体的实例来详细说明本发明的具体技术方案。
实施例1
本发明第一实施例提出的一种高强度铝铜系铝合金的制备方法为：
(1)合金配料
按重量百分比含量为：5.1％铜、0.8％锰、0.3％钛、0.35％镁、0.1％RE(稀土)、0.13％锆、0.12％铁、0.08％硅、0.07％锌，其余杂质含量0.35％，铝余量进行计算配料。
(2)合金熔炼
熔炼需求总重量为100Kg，计算并由99.90％半精铝锭、铝钛中间合金、JCMn98金属锰和1号标准铜配置铝钛锰铜中间合金锭备用；
加入铝锭75Kg，在熔炼炉中以760℃进行熔炼，全部熔化后，加入配置的铝钛锰铜中间合金锭，铝锆中间合金和AlRE中间合金，充分搅拌；
随炉温降至720℃时，加入经计算并秤好的纯镁块及剩余的铝锭，充分搅拌；
铝液精炼处理，静置后撇渣，然后调整至710℃浇铸铸件。
上述精炼处理属于现有的通用技术，在此不作详述。
(3)铸件热处理：对浇铸后的铸件经过温度为525℃±5℃、时间为10小时的固溶处理，接着用60℃-100℃的热水冷却，转移时间需小于20秒，再经175℃±5℃、4小时的时效处理即可。
由本实施例质量百分比的元素组成的铝合金标准试棒抗拉强度511Mpa，屈服强度374Mpa，延伸率为14.0％，布氏硬度大于132。
实施例2
本发明第二实施例提出的一种高强度铸造铝合金材料，其组成按重量百分比含量为：4.8％铜、0.8％锰、0.25％钛、0.3％镁、0.11％RE(稀土)、0.18％锆、0.18％铁、0.09％硅、0.15％锌，其余杂质含量0.46％，铝余量。
本实施例提出的一种高强度铸造铝合金材料铸造工艺过程除合金配料按本实施例组成元素重量百分比含量进行计算配料外，合金熔炼和铸件热处理铸造工艺与上述第一实施例相同，本实例质量百分比的元素组成的铝合金标准试棒抗拉强度502Mpa，屈服强度359Mpa，延伸率为14.5％，布氏硬度大于126。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种制备高强度铝铜系铝合金的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)合金配料
按重量百分比Cu为4.3％-5.2％；Mn为0.6％-1.0％；Ti为0.15％-0.34％；Mg为0.35％-0.40％；RE为0.05％-0.15％；Zr为0.05％-0.2％；Fe&lt;0.2％；Si&lt;0.1％；Zn&lt;0.2％；其余杂质&lt;0.5％，铝余量，进行计算并称取适量的1号标准铜、JCMn98、Al-Ti中间合金、镁块、铝稀土中间合金、Al-Zr中间合金和半精铝锭；
(2)合金熔炼
将称取的1号标准铜、JCMn98、Al-Ti中间合金及一定重量的半精铝锭熔融制备铝钛锰铜中间合金锭备用；
在熔炼炉中加入半精铝锭重量的60％-75％，以750℃-770℃进行熔炼，全部熔化后，加入所述备用的铝钛锰铜中间合金锭、铝稀土中间合金及Al-Zr中间合金，充分搅拌至全部熔融后，随炉温降至700℃-730℃，加入镁块及剩余的半精铝锭，充分搅拌；
(3)铸件热处理
浇铸后进行固溶及时效处理，形成铝铜系铝合金。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在合金熔炼后，对铝液精炼处理，静置后撇渣，然后调整至预定温度。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：固溶及时效处理时，固溶处理温度为520℃±15℃，固溶处理时间为8h-26h；时效处理温度为175℃±15℃，时效处理时间为4h-10h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铝合金抗拉强度大于480Mpa；屈服强度大于350Mpa；延伸率大于10％；布氏硬度大于120。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：具体选取Cu为5.1％；Mn为0.8％；Ti为0.3％；Mg为0.35％；RE为0.1％；Zr为0.13％；Fe为0.12％；Si为0.08％；Zn为0.07％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述铝合金抗拉强度511Mpa，屈服强度374Mpa，延伸率为14.0％，布氏硬度大于132。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：具体选取Cu为4.8％；Mn为0.8％；Ti为0.25％；Mg为0.3％；RE为0.11％；Zr为0.18％；Fe为0.18％；Si为0.09％；Zn为0.15％。
8.根据权利要求7所述的高强度铝铜系铝合金，其特征在于：所述铝合金抗拉强度502Mpa，屈服强度359Mpa，延伸率为14.5％，布氏硬度大于126。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114480934A (zh) * 2022-01-25 2022-05-13 郑州轻研合金科技有限公司 一种高强高韧铝合金精薄板及其制备方法和应用
CN114807701A (zh) * 2022-05-09 2022-07-29 内蒙古工业大学 一种新型含铈耐高温铸造铝合金及其制备方法
CN115786787A (zh) * 2022-07-18 2023-03-14 山东浩信机械有限公司 一种高强韧Al-Cu系铸造铝合金及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101532861A (zh) * 2009-04-17 2009-09-16 周岳建 一种高强度铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品
CN105734372A (zh) * 2016-03-15 2016-07-06 刘玉林 Al-Cu系铸造铝合金材料及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101532861A (zh) * 2009-04-17 2009-09-16 周岳建 一种高强度铸造铝合金制造水表表壳的方法及其制品
CN105734372A (zh) * 2016-03-15 2016-07-06 刘玉林 Al-Cu系铸造铝合金材料及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114480934A (zh) * 2022-01-25 2022-05-13 郑州轻研合金科技有限公司 一种高强高韧铝合金精薄板及其制备方法和应用
CN114807701A (zh) * 2022-05-09 2022-07-29 内蒙古工业大学 一种新型含铈耐高温铸造铝合金及其制备方法
CN115786787A (zh) * 2022-07-18 2023-03-14 山东浩信机械有限公司 一种高强韧Al-Cu系铸造铝合金及其制备方法
WO2024017085A1 (zh) * 2022-07-18 2024-01-25 山东浩信股份有限公司 高强韧Al-Cu系铸造铝合金、制备方法及其在轮毂制备中的应用
CN115786787B (zh) * 2022-07-18 2024-02-23 山东浩信机械有限公司 一种高强韧Al-Cu系铸造铝合金及其制备方法

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