CN111378876B - 一种真空泵转子用含Sc铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空泵转子用含Sc铝合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。为了解决现有的膨胀系数和强度不佳的问题，提供一种真空泵转子用含Sc铝合金及制备方法，该铝合金包括Si：20％～22％；Cu：0.8％～1.1％；Ni：0.4％～0.6％；Mn：0.2％～0.4％；Ce：0.2％～0.4％；Gd：0.2％～0.3％；Ag：1.2％～1.5％；Sr：0.1％～0.3％；Sc：0.1％～0.3％；余量为Al；按照上述各成分的原料比例并按一定顺序进行熔化后，再进行过热处理，浇铸得铸态铝合金；再进行均匀化处理、固溶化处理和时效处理。本发明能够有效起到使本铝合金具有更低的膨胀系数和抗拉强度的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空泵转子用含Sc铝合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。
背景技术
罗茨真空泵广泛用于真空冶金中的冶炼、脱气、轧制，以及化工、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方面。真空泵配件为用于真空泵噪声治理的，真空泵消音器。更大更先进的真空泵的研制代表着该行业的一个重要发展方向。但是，现在的真空泵转子多采用铸铁材料，密度太大(铸铁密度为7.86g/cm3)，大尺寸的铸铁转子将会因为重量过大严重阻碍真空泵的运行稳定性，同时消耗更多能源，从而严重阻碍了新型真空泵的开发。
真空泵工作时，转子零件温度升高，从而会引起金属零件尺寸的膨胀，零件尺寸变化多少和材料的热膨胀系数有关。在20-300℃，铁的热膨胀系数为12.2×10-6K-1。，而铝的热膨胀系数为23.2×10-6K-1。假如真空泵转子采用普通铝合金材料，工作温度升高，转子尺寸变化太大，必将严重影响真空泵的结构和工作效率。所以，新型真空泵必须采用具有低膨胀系数的铝合金材料。此外，转子零件工作时，因为重力和向心力的原因，需要零件在工作温度，具有较好的抗拉强度。
我们知道，影响材料热膨胀的因素很多,例如温度、合金成份和相变、合金内第二相形态和分布、晶体缺陷、晶体各向异性、铁磁性及工艺因素等。在不发生相变的情况下，温度和合金成份的变化,对热膨胀系数的影响尤其明显，同时诸因素之间存在着相互制约。既使是相同材料相同形状相同尺寸的试样，由于加工方法的差别造成了试样内部各组成部分结构的变化，从而造成试样热膨胀系数的明显变化。
过共晶铝硅合金具有高耐磨性、轻质、高强度及低的热膨胀性等一系列优点，是制造真空泵转子较理想的材料。但是，硅含量越高，铝硅合金的铸造性能越差、合金抗拉强度越低。要提高过共晶铝硅合金的强度、降低热膨胀系数，除了适度提高硅含量；对共晶硅、初晶硅进行变质细化，细化合金晶粒,还要获得具有强化的弥散分布第二相，同时优化提高铝基体的固溶度及调整合金内的第二相的种类、形态及分布，目前这方面的研究较少。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种真空泵转子用含Sc铝合金及其制备方法，解决的问题如何使具有低膨胀系数和高抗拉强度的性能。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现的，一种真空泵转子用含Sc铝合金，该铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：20％～22％；Cu：0.8％～1.1％；Ni：0.4％～0.6％；Mn：0.2％～0.4％；Ce：0.2％～0.4％；Gd：0.2％～0.3％；Ag：1.2％～1.5％；Sr：0.1％～0.3％；Sc：0.1％～0.3％；余量为Al。
本发明通过合金中各材料之间的协同配合，能够使合金在20-300℃具有强度高、更低的热膨胀系数的特点。更重要的是，通过在铝合金中加入的Sc元素，并通过复合加入的Sc元素、Gd和Ce元素，使各元素之间能够起到优异的协同作用，能够使得到的合金具有低膨胀系数和抗拉强度的性能，这里对于Sc的添加量控制若过高，反而不利于铝合金的膨胀系数性能，且抗拉强度也会有明显下降，同时，本合金中的Al、Ag、Ce三种元素能够共同形成金属间化合物强化相，起到细化初生硅作用，以及Si、Al、Ce元素能够形成金属间化合物Al4Si6Ce3细化铝合金晶粒作用，以及固溶有过渡组元素Ag、Cu的α(Al)固溶体热膨胀系数明显降低，还能起到固溶强化的作用，且加入的Sc能够与Al形成金属间化合物Al3Sc起到细化晶粒的性能,而Ce、Gd、Mn可以形成Ce0.21Gd0.79Mn2金属间化合物更有效的细化Si，且Ag、Sc元素能够形成Ag4Sc金属间化合物起到有效细化Al合金的作用；而通过加入Sr对Al-Si合金具有变质作用，且Cu、Sr元素能够有效细化α-Al和初生硅及共晶硅的形貌及尺寸，在它们的共同协同作用下，有效使合金具有更低的膨胀系数和抗拉强度的效果。同时，合金中Cu也能够对铝硅合金有显著的固溶强化作用；Mn和Ni能够与Fe共同生成复杂相并减少β-Fe杂质相的产生，且Al、Si、Cu等在合金中形成三元化合物强化相，起到综合强化合金的作用，保证具有更好的抗拉强度的效果。
在上述的真空泵转子用含Sc铝合金中，作为优选，所述Sc的质量百分数为0.25％～0.3％。能够更有效细化初生硅，抑制共晶硅的形成，使具有更低的热膨胀系数和高抗拉强度的效果。作为更进一步优选，所述Sc与(Gd+Mn)的质量比为0.3：0.45～0.5。通过三者之间的用量配合，能够起到更好的协同作用，通过Sc、Gd、Mn能够形成中间相化合物更有效的细化Si，进一步更有效的实现低膨胀系数和抗拉强度的效果。
在上述的真空泵转子用含Sc铝合金中，作为优选，所述Sc与Ag的质量比为0.2：1.2～1.3。能够更好的细化合金体系，细化铝合金，具有更好的低膨胀系数的效果。
在上述的真空泵转子用含Sc铝合金中，作为优选，所述铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：21％；Cu：1.0％；Ni：0.5％；Mn：0.3％；Ce：0.3％；Gd：0.3％；Ag：1.5％；Sr：0.3％；Sc：0.3％；余量为Al。
本发明的目的之二是通过以下技术方案得以实现的，一种真空泵转子用含Sc铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
A、按照含Sc铝合金中各成分组成选取原料，先将纯铝锭放入熔炼炉中进行熔融；
B、再将纯Si和纯Ni加入到上述熔体中进行熔化；然后，再将纯Cu加入到熔体中进行熔化；
C、将合金熔体的温度降到700℃～760℃进行精炼，去除表面浮渣；
D、将温度升至830℃～860℃后加入Al-Mn中间合金进行充分熔化后，再将Al-Sr中间合金加入熔体中进行熔化；
E、再将温度控制在830℃～860℃，加入Al-Ce、Al-Gd和Al-Sc中间合金进行充分熔化，然后，再加入纯Ag到熔体中进行熔化；
F、将熔体升温至1050℃～1080℃进行过热处理，放入模具内进行浇铸，得到相应的铸态铝合金；
G、将铸态合金在440℃～460℃的温度条件下进行均匀化处理；再升温至500℃～550℃的温度条件下进行固溶化处理；再放入60℃～80℃水中冷却；然后在180℃～210℃的温度条件下进行时效处理。
通过采用本铝合金的元素组成，能够使铝合金基体得到有效的固溶强化和细晶强化，初生硅和共晶硅尺寸细小及弥散分布，此外合金元素之间在合金晶界处形成纳米尺寸颗粒化合物相并在高温下保持良好的稳定性。通过采取上述工艺顺序，调整熔体中含有许多短程有序的类固相原子团簇，优化金属结晶条件，改善凝固后合金的组织和性能。从而得到具有高抗拉强度、热膨胀系数低的优良的过共晶铝硅合金。更进一步的讲，通过熔体过热处理是为了改善熔融状态下金属组织的不均匀性，而使Al-Ce、Al-Gd、Al-Sc中间合金和纯银在熔炼的最后阶段加入，能够改善亚稳定Si-Al-Ce、Cu-Gd-Si、Ag-Sc原子团簇的存在状态，这种亚稳定团簇正是组织的遗传因子，它保存了Al-Ce-Ag相的组织特征，成为合金凝固过程中组织遗传性的载体，从而改善合金结晶条件，改善凝固后铸锭或铸件的组织和性能，使合金具有优异的性能，具体高抗拉强度和低膨胀系数的效果。且在后续的合金处理采用均匀化处理结合固溶时效处理工艺，显著优化合金内不同熔点共晶化合物的固溶效果，也能够更好的保证合金的性能。
在上述真空泵转子用含Sc铝合金的制备方法中，作为优选，步骤F中所述过热处理具体为：
先将熔体升温至1050℃～1080℃进行保温5～10min，然后冷却降温至830℃，再升温至1050℃～1080℃进行保温5～10min，然后冷却降温至830℃，1050℃～1080℃进行保温5～10min，然后冷却降温至830℃进行保温10～15min。通过三次重复的过热处理，能够更好的调整合金熔体的组织结构。
在上述真空泵转子用含Sc铝合金的制备方法中，作为优选，所述模具经过预热处理，所述预热处理的温度为200℃～250℃。使在浇铸的过程中不会出现局部过冷现象，保证铝合金的性能要求。
在上述真空泵转子用含Sc铝合金的制备方法中，作为优选，步骤F中所述过热处理之后还包括向熔体中加入P-Cu中间合金和RE+Sc中间合金进行搅拌熔化，P的加入量为合金总重量的0.10％～0.12％，所述RE+Sc中间合金的加入量为合金总重量的0.2％～0.3％。针对本多元合金熔体结构及合金凝固生成的物相先后顺序及特性，所述RE合金中元素质量比La：Ce：Pr：Nd＝2：4：1：3，RE：Sc＝3：1。通过在后续采用P和(RE+Sc)复合变质熔炼工艺，通过复合稀土的添加变质熔炼不仅能够细化共晶硅，使针片状的共晶硅细化成短杆状或颗粒状，还能形成含稀土的金属间化合物，细化初晶硅，使形成的铝合金具有更好的低膨胀系数的抗拉强度的效果。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.通过在铝合金中加入Sc元素，并通过复合加入的Sc元素、Gd和Ce元素及合金中各元素组合，使各元素之间能够起到优异的协同作用，使合金具有低膨胀系数和抗拉强度的性能，合金中的Al、Ag、Ce三种元素能够共同形成金属间化合物强化相，起到细化初生硅作用，且Si、Al、Ce元素能够形成金属间化合物细化铝合金晶粒作用，以及其它各元素的共同协同作用下，能够有效起到使本铝合金具有更低的膨胀系数和抗拉强度的效果。
2.本铝合金具有更低的热膨胀系数和高抗拉强度的效果，在20℃-300℃的热膨胀系数能达到15.0×10-6K-1以下的性能，室温抗拉强度(σb)为300MPa以上，300℃的抗拉强度为203MPa以上，具有优良的热膨胀系数和室温及高温拉伸强度。
3.本铝合金的方法通过对原料的添加顺序和过热处理的改进，能够使熔体得到有效的固溶强化和细晶强化，且初生硅和共晶硅尺寸细小及弥散分布，合金元素之间在合金晶界处形成纳米尺寸颗粒化合物相并在高温下保持良好的稳定性，从而更有效的保证得到具有高抗拉强度、热膨胀系数低的优良的过共晶铝硅合金。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：20％；Cu：0.8％；Ni：0.6％；Mn：0.2％；Ce：0.4％；Gd：0.3％；Ag：1.4％；Sr：0.1％；Sc：0.1％；余量为Al。
上述含Sc铝合金的具体制备方法如下：
按照上述各成分的质量百分数含量选取相应的原料，将选取的纯铝、纯Si、纯铜、纯银、Al-Ce、Al-Gd、Al-Sc、Al-Mn中间合金各自进行预热处理，预热温度为150℃～160℃，预热处理后，将工业结晶纯Si打碎成5mm左右的小块，然后用铝箔包起来在200℃左右预热，坩埚预热至550℃。
然后，将上述一定量经过预热后的纯铝锭放入熔炼炉中，待炉温达到750℃时，保温至金属呈熔融态；熔融后，再将预热后的纯Si、纯Ni加入到熔体中，充分搅拌至其熔化充分，再升温到950℃,进行保温20～25min，然后，降温至850℃,再将预热后的纯铜加入到熔体中，充分搅拌至其熔化充分，再保温5min左右；降温，待合金熔体的温度降到740℃时，加入0.5％～0.8％六氯乙烷(C2Cl6)进行精炼，去除表面浮渣，保温10min左右，扒渣；
再将合金熔体重新加热升温至850℃，接着加入Al-Mn中间合金，搅拌10～15min，使Al-Mn中间合金充分熔化，使其在熔体中均匀分布，再将预热后的Al-Sr中间合金加入到熔体中，搅拌，保温5min，使熔化充分；
再控制温度在850℃左右，接着加入经过预热后的Al-Ce、Al-Gd和Al-Sc中间合金，搅拌10～15min，使Al-Nd、Al-Y和Al-Sm中间合金均充分熔化，搅拌使在熔体中均匀分布，再将预热后的纯Ag加入到熔体中，搅拌，保温5min，熔化充分后，将熔体由升温至1050℃，再保温5分钟，然后冷却至830℃后，再重新升温至1050℃，再保温5分钟，反复重复三次，进行熔体过热处理，通过重复升降温处理，目的是为了调整合金熔体组织结构，使合金组织能够有效的细化，最后保温在830℃，进行扒渣处理后，再加入P-Cu中间合金，该中间合金的加入使P元素加入量为合金总重量的0.1wt％左右，搅拌，大约保温6分钟，再加入RE+Sc中间合金，且RE+Sc中间合金的加入量为合金总重量的0.3wt％，其中，RE稀土化学成分，RE合金中成分组成及质量比La：Ce：Pr：Nd＝2：4：1：3，且RE：Sc＝3：1，搅拌，并将合金熔体保温大约10分钟，加入金属型模具进行浇铸，其中，金属型模具在浇注前预热到200℃～250℃，得到相应的铸态铝合金。
将得到的铸态合金进行热处理，先在440℃～460℃的温度条件下，保温14～18小时进行均匀化处理；再控制温度在500℃～540℃的温度条件下，保温8小时进行固溶化处理；再放入60～80℃水中冷却，然后在放入温度在180℃～210℃的条件下进行时效处理保温8小时，得到相应的含Sm铝合金。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为14.9×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为300MPa，300℃的抗拉强度为203MPa。
实施例2
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：22％；Cu：1.1％；Ni：0.4％；Mn：0.4％；Ce：0.2％；Gd：0.2％；Ag：1.2％；Sr：0.3％；Sc：0.3％；余量为Al。
上述含Sc铝合金的具体制备方法如下：
按照上述各成分的质量百分数含量选取相应的原料，将选取的纯铝、纯Si、纯铜、纯银、Al-Ce、Al-Gd、Al-Sc、Al-Mn中间合金各自进行预热处理，预热温度为150℃～160℃，预热处理后，将工业结晶纯Si打碎成5mm左右的小块，然后用铝箔包起来在200℃左右预热，坩埚预热至550℃。
然后，将上述一定量经过预热后的纯铝锭放入熔炼炉中，待炉温达到760℃时，保温至金属呈熔融态；熔融后，再将预热后的纯Si、纯Ni加入到熔体中，充分搅拌至其熔化充分，再升温到950℃,进行保温20～25min，然后，降温至850℃,再将预热后的纯铜加入到熔体中，充分搅拌至其熔化充分，再保温5min左右；降温，待合金熔体的温度降到760℃时，加入0.8％六氯乙烷(C2Cl6)进行精炼，去除表面浮渣，保温10min左右，扒渣；
再将合金熔体重新加热升温至860℃，接着加入Al-Mn中间合金，搅拌10～15min，使Al-Mn中间合金充分熔化，使其在熔体中均匀分布，再将预热后的Al-Sr中间合金加入到熔体中，搅拌，保温5min，使熔化充分；
再控制温度在860℃左右，接着加入经过预热后的Al-Ce、Al-Gd和Al-Sc中间合金，搅拌10～15min，使Al-Nd、Al-Y和Al-Sm中间合金均充分熔化，搅拌使在熔体中均匀分布，再将预热后的纯Ag加入到熔体中，搅拌，保温5min，熔化充分后，将熔体由升温至1080℃，再保温5分钟，然后冷却至860℃后，再重新升温至1080℃，再保温5分钟，反复重复三次，进行熔体过热处理，通过重复升降温处理，目的是为了调整合金熔体组织结构，使合金组织能够有效的细化，最后保温在860℃，进行扒渣处理后，再加入P-Cu中间合金，该中间合金的加入使P元素加入量为合金总重量的0.12wt％左右，搅拌，大约保温6分钟，再加入RE+Sc中间合金，且RE+Sc中间合金的加入量为合金总重量的0.2wt％，其中，RE稀土化学成分，RE合金中成分组成及质量比La：Ce：Pr：Nd＝2：4：1：3，且RE：Sc＝3：1，搅拌，并将合金熔体保温大约10分钟，加入金属型模具进行浇铸，其中，金属型模具在浇注前预热到200℃～250℃，得到相应的铸态铝合金。
将得到的铸态合金进行热处理，先在440℃～460℃的温度条件下，保温14～18小时进行均匀化处理；再控制温度在500℃～540℃的温度条件下，保温8小时进行固溶化处理；再放入60～80℃水中冷却，然后在放入温度在180℃～210℃的条件下进行时效处理保温8小时，得到相应的含Sm铝合金。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为14.6×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为302MPa，300℃的抗拉强度为201MPa。
实施例3
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：21％；Cu：1.0％；Ni：0.5％；Mn：0.2％；Ce：0.3％；Gd：0.2％；Ag：1.5％；Sr：0.1％；Sc：0.2％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法如下：
按照上述各成分的质量百分数含量选取相应的原料，将选取的纯铝、纯Si、纯铜、纯银、Al-Ce、Al-Gd、Al-Sc、Al-Mn中间合金各自进行预热处理，预热温度为150℃～160℃，预热处理后，将工业结晶纯Si打碎成5mm左右的小块，然后用铝箔包起来在200℃左右预热，坩埚预热至550℃。
然后，将上述一定量经过预热后的纯铝锭放入熔炼炉中，待炉温达到760℃时，保温至金属呈熔融态；熔融后，再将预热后的纯Si、纯Ni加入到熔体中，充分搅拌至其熔化充分，再升温到950℃,进行保温20～25min，然后，降温至850℃,再将预热后的纯铜加入到熔体中，充分搅拌至其熔化充分，再保温5min左右；降温，待合金熔体的温度降到700℃时，加入0.5％六氯乙烷(C2Cl6)进行精炼，去除表面浮渣，保温10min左右，扒渣；
再将合金熔体重新加热升温至830℃，接着加入Al-Mn中间合金，搅拌10～15min，使Al-Mn中间合金充分熔化，使其在熔体中均匀分布，再将预热后的Al-Sr中间合金加入到熔体中，搅拌，保温10min，使熔化充分；
再控制温度在830℃左右，接着加入经过预热后的Al-Ce、Al-Gd和Al-Sc中间合金，搅拌10～15min，使Al-Nd、Al-Y和Al-Sm中间合金均充分熔化，搅拌使在熔体中均匀分布，再将预热后的纯Ag加入到熔体中，搅拌，保温5min，熔化充分后，将熔体由升温至1060℃，再保温5分钟，然后冷却至830℃后，再重新升温至1060℃，再保温5分钟，反复重复三次，进行熔体过热处理，通过重复升降温处理，目的是为了调整合金熔体组织结构，使合金组织能够有效的细化，最后保温在830℃，进行扒渣处理后，再加入P-Cu中间合金，该中间合金的加入使P元素加入量为合金总重量的0.1wt％左右，搅拌，大约保温6分钟，再加入RE+Sc中间合金，且RE+Sc中间合金的加入量为合金总重量的0.2wt％，其中，RE稀土化学成分，RE合金中成分组成及质量比La：Ce：Pr：Nd＝2：4：1：3，且RE：Sc＝3：1，搅拌，并将合金熔体保温大约10分钟，加入金属型模具进行浇铸，其中，金属型模具在浇注前预热到200℃～250℃，得到相应的铸态铝合金。
将得到的铸态合金进行热处理，先在440℃～460℃的温度条件下，保温14～18小时进行均匀化处理；再控制温度在500℃～540℃的温度条件下，保温8小时进行固溶化处理；再放入60～80℃水中冷却，然后在放入温度在180℃～210℃的条件下进行时效处理保温8小时，得到相应的含Sm铝合金。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为14.5×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为302MPa，300℃的抗拉强度为202MPa。
实施例4
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：20％；Cu：0.8％；Ni：0.4％；Mn：0.2％；Ce：0.25％；Gd：0.25％；Ag：1.4％；Sr：0.2％；Sc：0.3％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法同实施例1一致，这里不再赘述。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为14.1×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为302MPa，300℃的抗拉强度为205MPa。
实施例5
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：22％；Cu：1.0％；Ni：0.5％；Mn：0.2％；Ce：0.25％；Gd：0.25％；Ag：1.3％；Sr：0.2％；Sc：0.2％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法同实施例1一致，这里不再赘述。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为13.5×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为312MPa，300℃的抗拉强度为209MPa。
实施例6
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：20％；Cu：0.8％；Ni：0.4％；Mn：0.3％；Ce：0.25％；Gd：0.2％；Ag：1.2％；Sr：0.2％；Sc：0.2％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法同实施例1一致，这里不再赘述。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为13.5×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为309MPa，300℃的抗拉强度为206MPa。
实施例7
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：21％；Cu：0.5％；Ni：0.3％；Mn：0.2％；Ce：0.3％；Gd：0.3％；Ag：1.5％；Sr：0.3％；Sc：0.3％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法同实施例1一致，这里不再赘述。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为13.1×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为316MPa，300℃的抗拉强度为210MPa。
实施例8
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：20％；Cu：0.8％；Ni：0.4％；Mn：0.4％；Ce：0.25％；Gd：0.25％；Ag：1.4％；Sr：0.2％；Sc：0.3％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法同实施例1一致，这里不再赘述。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为14.6×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为300MPa，300℃的抗拉强度为200MPa。
比较例1
为了说明本含Sc铝合金中Sc含量的对合金性能影响的重要性，本比较例中通过使Sc的质量百分数含量为1.0％，而其它成分含量不变进行实施：
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：21％；Cu：0.5％；Ni：0.3％；Mn：0.3％；Ce：0.3％；Gd：0.3％；Ag：1.5％；Sr：0.3％；Sc：1.0％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法同实施例1一致，这里不再赘述。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为16.2×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为297MPa，300℃的抗拉强度为195MPa。
比较例2
为了说明本含Sc铝合金中Sc含量的对合金性能影响的重要性，本比较例中通过使Sc的质量百分数含量为0.6％，而其它成分含量不变进行实施：
本含Sc铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：21％；Cu：0.5％；Ni：0.3％；Mn：0.3％；Ce：0.3％；Gd：0.3％；Ag：1.5％；Sr：0.3％；Sc：0.6％；余量为Al。
本实施例的含Sc铝合金的具体制备方法同实施例1一致，这里不再赘述。
将得到的含Sc铝合金进行相应的性能测试，分别测试室温T6状态的过共晶铝硅合金试棒的拉伸强度和20℃～300℃的热膨胀系数。本含Sc铝合金测试结果表明：20℃～300℃的热膨胀系数为15.8×10-6K-1；室温抗拉强度(σb)为298MPa，300℃的抗拉强度为190MPa。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (7)
1.一种真空泵转子用含Sc铝合金，其特征在于，该铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：20％～22％；Cu：0.8％～1.1％；Ni：0.4％～0.6％；Mn：0.2％～0.4％；Ce：0.2％～0.4％；Gd：0.2％～0.3％；Ag：1.2％～1.5％；Sr：0.1％～0.3％；Sc：0.1％～0.3％；所述Sc与(Gd+Mn)的质量比为0.3：0.45～0.5；余量为Al；
所述含Sc铝合金在20℃～300℃的热膨胀系数能达到15.0×10-6K-1以下，室温抗拉强度为300MPa以上，300℃的抗拉强度为203MPa以上。
2.根据权利要求1所述真空泵转子用含Sc铝合金，其特征在于，所述Sc的质量百分数为0.25％～0.3％。
3.根据权利要求1或2所述真空泵转子用含Sc铝合金，其特征在于，所述Sc与Ag的质量比为0.2：1.2～1.3。
4.根据权利要求1或2所述真空泵转子用含Sc铝合金，其特征在于，所述铝合金包括以下成分的质量百分数：
Si：21％；Cu：1.0％；Ni：0.5％；Mn：0.3％；Ce：0.3％；Gd：0.3％；Ag：1.5％；Sr：0.3％；Sc：0.3％；余量为Al。
5.一种真空泵转子用含Sc铝合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、按照权利要求1-4任意一项所述含Sc铝合金中各成分组成选取原料，先将纯铝锭放入熔炼炉中进行熔融；
B、再将纯Si和纯Ni加入到上述熔体中进行熔化；然后，再将纯Cu加入到熔体中进行熔化；
C、将合金熔体的温度降到700℃～760℃进行精炼，去除表面浮渣；
D、将温度升至830℃～860℃后加入Al-Mn中间合金进行充分熔化后，再将Al-Sr中间合金加入熔体中进行熔化；
E、再将温度控制在830℃～860℃，加入Al-Ce、Al-Gd和Al-Sc中间合金进行充分熔化，然后，再加入纯Ag到熔体中进行熔化；
F、将熔体升温至1050℃～1080℃进行过热处理，放入模具内进行浇铸，得到相应的铸态铝合金；
G、将铸态合金在440℃～460℃的温度条件下进行均匀化处理；再升温至500℃～550℃的温度条件下进行固溶化处理；再放入60℃～80℃水中冷却；然后在180℃～210℃的温度条件下进行时效处理。
6.根据权利要求5所述真空泵转子用含Sc铝合金的制备方法，其特征在于，步骤F中所述过热处理具体为：
先将熔体升温至1050℃～1080℃进行保温5～10min，然后冷却降温至830℃，再升温至1050℃～1080℃进行保温5～10min，然后冷却降温至830℃，1050℃～1080℃进行保温5～10min，然后冷却降温至830℃进行保温10～15min。
7.根据权利要求6所述真空泵转子用含Sc铝合金的制备方法，其特征在于，所述模具经过预热处理，所述预热处理的温度为200℃～250℃。
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