CN113755710A - 一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法 - Google Patents
一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113755710A CN113755710A CN202111064153.9A CN202111064153A CN113755710A CN 113755710 A CN113755710 A CN 113755710A CN 202111064153 A CN202111064153 A CN 202111064153A CN 113755710 A CN113755710 A CN 113755710A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- alloy
- parts
- heating
- alloy bar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910018084 Al-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910018192 Al—Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910018507 Al—Ni Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 10
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高性能高温铝合金棒料的制备方法，所述制备方法包括：(1)将铝锭先加热至700‑750℃，之后加热至800‑850℃，使得铝锭熔化；(2)将Al‑Cu合金、Al‑Ni合金和Al‑Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800‑850℃；(3)降温至700‑750℃后加入Mg和Sn并熔化；(4)冷却成型后得到坯体；制得的高性能高温铝合金棒料含有以下质量百分比成分：Cu 1.9～2.7、Fe 0.9～1.3、Mg 1.3～1.8、Ni 0.9～1.2、Si 0.1～0.25、Ti0.04～0.1、杂质0.05～0.15和余量Al。通过对合金成分、加料顺序、处理条件的优化，使得制得高性能高温铝合金棒料晶粒细化、组织均匀，提高了材料的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，具体地，涉及一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法。
背景技术
2618高性能铝合金是指在高温下有足够的抗氧化性，在高温和载荷(动态和静态)长时间的作用下，具有抵抗塑性变形(蠕变)和破坏能力的铝合金。该种铝合金由于具有导热性和比重轻等优点，所以在航空航天上得到广泛应用。欧美等发达国家均将该种铝合金列为国家战略基础材料，不断开发和完善。近年来因绿色环保要求，汽车发动机的小排量，高功率是发展趋势，发动机增加涡轮增压器是汽车生产企业的必然选择。国际增压器巨头纷纷在国内建厂，但用于生产第二代涡轮增压器的叶轮2618铝合金棒材国内无法供应(国内产品抗疲劳强度达不到要求)。船用、铁路内燃机车所用高性能大功率柴油机采用的涡轮增压器2618叶轮锻坯也需要大规模进口(这种锻坯是采用直径100-250mm 2618圆棒锻造而成)。基于这种市场情况，本发明基于批量工业化生产的2618铝合金圆棒。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法，解决了现有的铝合金棒在高温环境下容易变形、且材料晶粒粗大、组织不均匀，容易开裂的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高性能高温铝合金棒料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将铝锭先加热至700-750℃，之后加热至800-850℃，使得铝锭熔化；
(2)将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800-850℃；
(3)降温至700-750℃后加入Mg和Sn并熔化；
(4)冷却成型后得到坯体。
优选地，在加入Mg和Sn后，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除。
优选地，去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H2和Na。
优选地，将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料。
优选地，所述淬火处理的条件包括温度为162-169℃，时间包括6-10h。
本发明提供了一种高性能高温铝合金棒料，所述高性能高温铝合金棒料由权利要求1-5中任意一项所述的制备方法得到。
优选地，高性能高温铝合金棒料含有以下质量百分比成分：
Cu 1.9～2.7、Fe 0.9～1.3、Mg 1.3～1.8、Ni 0.9～1.2、Si 0.1～0.25、Ti0.04～0.1、杂质0.05～0.15和余量Al。
本发明提供了一种高性能高温铝合金棒料的制备方法，所述制备方法包括：(1)将铝锭先加热至700-750℃，之后加热至800-850℃，使得铝锭熔化；(2)将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800-850℃；(3)降温至700-750℃后加入Mg和Sn并熔化；(4)冷却成型后得到坯体；制得的高性能高温铝合金棒料含有以下质量百分比成分：Cu 1.9～2.7、Fe 0.9～1.3、Mg 1.3～1.8、Ni 0.9～1.2、Si 0.1～0.25、Ti0.04～0.1、杂质0.05～0.15和余量Al。通过对合金成分、加料顺序、处理条件的优化，使得制得高性能高温铝合金棒料晶粒细化、组织均匀，提高了材料的力学性能。
发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为对比例1提供的铝合金圆棒的局部微观结构图；
图2为实施例3制备的铝合金圆棒的局部微观结构图；
图3为对比例1和实施例3中圆棒的取样点示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
将铝锭先加热至700℃，之后加热至800℃，使得铝锭熔化；将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800℃；降温至700℃后加入Mg和Sn并熔化，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除(去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H2和Na)；冷却成型后得到坯体；将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料；所述淬火处理的条件包括温度为162℃，时间包括6h。
实施例2
将铝锭先加热至750℃，之后加热至850℃，使得铝锭熔化；将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至850℃；降温至750℃后加入Mg和Sn并熔化，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除(去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H2和Na)；冷却成型后得到坯体；将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料；所述淬火处理的条件包括温度为169℃，时间包括10h。
实施例3
将铝锭先加热至720℃，之后加热至820℃，使得铝锭熔化；将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至820℃；降温至720℃后加入Mg和Sn并熔化，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除(去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H2和Na)；冷却成型后得到坯体；将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料；所述淬火处理的条件包括温度为165℃，时间包括8h。
对比例1
日本进口铝合金圆棒。
表1
表1为对比例1和实施例3制得的铝合金圆棒的组成成分。
表2
表2为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒拉伸性能的数据对比。
表3
表3为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒密度对比数据。
表4
表4为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒的硬度数据对比(直径10mm钢球，1000Kg力)。
表5
表5为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒的电导率(IACS)数据对比。
通过上述数据对比，可以看出：(1)制得的铝合金圆棒化学成分中，Fe含量1.12％，Ni含量为1.06％，铁镍比为1.06：1；而进口棒料的Fe含量1.04％，Ni含量为1.08％，铁镍比为0.96：1；相比之下，进口棒料的铁镍比更接近1：1。(2)制得的铝合金圆棒与日本进口棒材相比，延伸率相当，抗拉强度高10MPa，力学性能在合理范围以内。(3)制得的铝合金圆棒与日本进口棒料相比，硬度值偏高(+10HBW)，电导率偏低(-3％IACS)。(4)改善了铸造合金添加顺序，确定了Ni/Fe比，合金含量控制，得到了较为优良的金相组织。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种高性能高温铝合金棒料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将铝锭先加热至700-750℃，之后加热至800-850℃，使得铝锭熔化；
(2)将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800-850℃；
(3)降温至700-750℃后加入Mg和Sn并熔化；
(4)冷却成型后得到坯体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在加入Mg和Sn后，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H2和Na。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述淬火处理的条件包括温度为162-169℃，时间包括6-10h。
6.一种高性能高温铝合金棒料，其特征在于，所述高性能高温铝合金棒料由权利要求1-5中任意一项所述的制备方法得到。
7.根据权利要求6所述的高性能高温铝合金棒料，其中，高性能高温铝合金棒料含有以下质量百分比成分：
Cu 1.9～2.7、Fe 0.9～1.3、Mg 1.3～1.8、Ni 0.9～1.2、Si 0.1～0.25、Ti0.04～0.1、杂质0.05～0.15和余量Al。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111064153.9A CN113755710A (zh) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | 一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111064153.9A CN113755710A (zh) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | 一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113755710A true CN113755710A (zh) | 2021-12-07 |
Family
ID=78795009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111064153.9A Pending CN113755710A (zh) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | 一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113755710A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105908034A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-08-31 | 江苏亚太轻合金科技股份有限公司 | 一种铝合金圆棒及其制造方法 |
| CN110129629A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-16 | 上海交通大学 | 耐热铸造Al-Si-Ni-Cu铝合金及重力铸造制备 |
| CN110551924A (zh) * | 2018-05-30 | 2019-12-10 | 比亚迪股份有限公司 | 铝合金及其制备方法和应用 |
| CN110951983A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-03 | 常州大学 | 一种细化2618铝合金铸态晶粒组织的方法 |
-
2021
- 2021-09-10 CN CN202111064153.9A patent/CN113755710A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105908034A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-08-31 | 江苏亚太轻合金科技股份有限公司 | 一种铝合金圆棒及其制造方法 |
| CN110551924A (zh) * | 2018-05-30 | 2019-12-10 | 比亚迪股份有限公司 | 铝合金及其制备方法和应用 |
| CN110129629A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-16 | 上海交通大学 | 耐热铸造Al-Si-Ni-Cu铝合金及重力铸造制备 |
| CN110951983A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-03 | 常州大学 | 一种细化2618铝合金铸态晶粒组织的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 康宁: "《电解铝生产》", 30 September 2015, 北京：冶金工业出版社 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4867806A (en) | Heat-resisting high-strength Al-alloy and method for manufacturing a structural member made of the same alloy | |
| CN107829003B (zh) | 一种采用粉末冶金法制备铝合金零部件的方法 | |
| CN103334034A (zh) | 一种涡轮增压器压气机蜗壳的制备方法 | |
| CN107881378B (zh) | 铝合金组合物、铝合金元件、通讯产品及铝合金元件的制备方法 | |
| CN111020321B (zh) | 一种适于锻造加工的Al-Cu系铸造合金及其制备方法 | |
| WO2014203714A1 (ja) | 熱間鍛造型ＴｉＡｌ基合金およびその製造方法 | |
| JP2015030856A (ja) | 切削用アルミニウム合金押出材 | |
| CN101078070A (zh) | 一种用铍镍钛铜合金制造的发电机转子槽楔 | |
| WO2017033663A1 (ja) | アルミニウム合金押出材及びその製造方法 | |
| CN1030447A (zh) | 高温用快速凝固含硅铝基合金 | |
| CN1776997B (zh) | 大容量汽轮发电机转子铜合金槽楔及其制备方法 | |
| US5996471A (en) | Aluminum alloy for internal-combustion piston, and aluminum alloy piston | |
| CN110983118B (zh) | 一种气缸用铝合金型材生产工艺 | |
| JP6718219B2 (ja) | 耐熱性アルミニウム合金材の製造方法 | |
| CN103382537B (zh) | 一种涡轮增压器压气机蜗壳 | |
| JP2007169731A (ja) | アルミニウム鋳造合金およびこれを用いたコンプレッサ羽根車 | |
| CN113755710A (zh) | 一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法 | |
| JP2003277867A (ja) | 高温強度の優れたアルミニウム粉末合金及び内燃機関用ピストンの製造方法並びに内燃機関用ピストン | |
| JPS6326188B2 (zh) | ||
| JP4351609B2 (ja) | アルミニウム合金、耐熱高強度アルミニウム合金部品及びその製造方法 | |
| JP2000054053A (ja) | 耐熱性に優れたアルミニウム基合金およびその製造方法 | |
| CN114012305A (zh) | 一种喷射成形铝锂合金用焊丝及其制备方法 | |
| CN113136512B (zh) | 通过轧制和预压缩提高镁合金高温蠕变性能的加工方法 | |
| WO2020052129A1 (zh) | 一种高延展性高强度的稀土铝合金材料及其制备方法 | |
| JPH0689428B2 (ja) | 引張強度、延性および疲労強度にすぐれた耐熱性アルミニウム合金の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211207 |