CN115927936B - 一种高强韧铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种种高强韧铝合金及其制备方法，属于有色金属合金技术领域，用以解决现有技术中的铸造铝合金不能同时具有高强度和高韧性的性能。所述的铝合金化学组成如下：Cu 5.0～5.6％、Mg 0.8～1.6％、Mn 0.5～1.2％、Cr 0.1～0.2％、Ti 0.1～0.4％、B 0.01～0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，总杂质≤0.15％，单个杂质≤0.05％。本发明方法通过优化合金元素含量，来控制强化相的种类和数量，通过添加细化剂来细化合金的铸态组织，产生细晶强化作用，并通过挤压铸造成形工艺消除铝合金的缩孔、疏松、夹杂等铸造缺陷，获得组织致密并可热处理强化的新型高强韧铝合金，经热处理后其室温抗拉强度为400～460MPa，屈服强度为280～320MPa，断后伸长率为13～16％。

Description

一种高强韧铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及有色金属合金技术领域，尤其涉及一种高强韧铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金作为轻量化的首选材料之一，广泛应用于航空航天、新能源汽车、船舶及轨道交通等领域。现在的压铸行业一般采用Al-Si系铸造材料，因为Al-Si系材料液态具有较好的流动性，压铸时可很好的补缩，使铸件缩孔少，热裂倾向低，但Al-Si系合金由于没有强化相，铸造组织为α-Si共晶，因此强度较低。
虽然研究者通过添加Cu、Mg等元素使Al-Si系合金中生成Al2Cu相和Mg2Si等强化相，提高了材料的强度，但抗拉强度一般在350MPa以下，铝合金的压铸性能难以满足轻量化需求。
现有技术中的铸造铝合金材料不能同时具有高强度和高韧性，应用范围受限。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种高强韧铝合金及其制备方法，用以解决现有技术中的铸造铝合金不能同时具有高强度和高韧性的性能。
一方面，本发明提供了一种高强韧铝合金，所述的铝合金化学组成如下：Cu 5.0～5.6％、Mg 0.8～1.6％、Mn 0.5～1.2％、Cr 0.1～0.2％、Ti0.1～0.4％、B 0.01～0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，总杂质≤0.15％，单个杂质≤0.05％。
进一步的，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.0～5.3％、Mg 0.9～1.5％、Mn 0.6～1.0％、Cr 0.1～0.2％、Ti 0.1～0.4％、B0.01～0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，总杂质≤0.15％，单个杂质≤0.05％。
进一步的，所述的铝合金的室温抗拉强度为400～460MPa，屈服强度为280～320MPa，断后伸长率为13～16％。
另一方面，本发明提供了一种所述的高强韧铝合金的制备方法，所述的方法包括如下步骤：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将备用的各原料进行熔炼，得到铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液挤压铸造成铸棒；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，得到所述的高强韧铝合金。
进一步的，步骤(2)中熔炼具体为：将纯Al熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却，静置，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液。
进一步的，纯Al熔化温度为750～780℃。
进一步的，覆盖剂为NaCl和KCl按照质量比1:1混合而成，精炼剂为六氯乙烷。
进一步的，冷却至温度690～710℃，静置0.5～1h。
进一步的，步骤(3)中铝合金熔炼液在温度为690～750℃下挤压铸造，模具温度为200～280℃，压射速度为0.04～0.5m/s，压射力为80～150MPa，压射时间为10～15s。
进一步的，步骤(4)中固溶温度为500～540℃，固溶时间为8～12h，时效温度为150～180℃，时效时间为6～12h。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)本发明方法通过优化合金元素含量，来控制强化相的种类和数量，Al-5Ti-1B作为细化剂，通过添加细化剂来细化合金的铸态组织，产生细晶强化作用，并通过挤压铸造成形工艺消除铝合金的缩孔、疏松、夹杂等铸造缺陷，获得组织致密并可热处理强化的新型高强韧铝合金；
(2)本发明的方法通过将铸棒依次进行固溶处理和时效处理，得到的铝合金的室温抗拉强度为400～460MPa，屈服强度为280～320MPa，断后伸长率为13～16％，明显优于现有技术中的铝合金的强度和韧性；
(3)采用本发明的固溶温度和时间，可以获得过饱和固溶体的同时减少甚至消除组织中的偏析问题，达到均匀化的目的，在随后的时效处理中合金强化相沉淀析出，有利于合金强度、硬度以及韧性的提高，本发明省去了均匀化处理，缩短了热处理流程，工艺简单，操作方便；
(4)本发明的方法操作简单，强度和热性提升效果明显，缩短了生产周期，在工业生产中具有实际应用价值，本发明制备的铝合金材料可应用于铸造承受较大载荷的大型、负载、薄壁和要求气密性的零件，如飞机和其他机械结构中的壁板零件、骨架、隔框、机闸、壳体、高速叶轮等。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例1制备的高强韧铝合金的微观SEM照片。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，公开了一种高强韧铝合金，所述的铝合金化学组成如下：Cu 5.0～5.6％、Mg 0.8～1.6％、Mn 0.5～1.2％、Cr 0.1～0.2％、Ti 0.1～0.4％、B0.01～0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，总杂质≤0.15％，单个杂质≤0.05％。
需要说明的，本发明中各元素的作用如下：
Cu：主要参与淬火，时效后强化相Al2Cu的形成，Cu在Al中的溶解度在5.6％，Cu含量过高，则过剩的Cu原子就会与合金中的Fe原子结合形成粗大的Al7Cu2Fe析出相，该相属于脆性相，它的存在使合金的断裂韧性大幅度下降，在固溶时还易造成过烧，降低合金的力学性能和抗腐蚀性能，Cu含量过低，强化效果不足，合金性能不高，本发明中选择Cu 5.0～5.6％。
Mg:作为合金中沉淀强化相Al2CuMg的组成元素，Mg含量过高，会有未溶相形成，Mg含量过低，强化效果不足，合金性能不高，本发明中选择Mg 0.8～1.6％。
Mn：随着Mn含量的增加，合金的强度增加，但伸长率会有所下降，Mn还可提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。Mn与Al作用形成Mn6Al，可降低杂志Fe的有害影响，但Mn含量过高会产生粗大的脆性化合物，降低合金的综合性能，本发明中选择Mn 0.5～1.2％。
Cr：主要以Al7(CrFe)和Al12(CrMn)等化合物形式存在，可抑制再结晶，提高合金的强度和韧性。
Ti和B：Ti加入与Al形成Al3Ti，其作为非自发形核的核心，可细化晶粒，提高合金的再结晶温度，降低过饱和固溶体的分解倾向，Ti和B同时加入，效果会更加显著。
杂质：Fe、Si杂志会严重影响合金的塑性和抗蚀性能，因此要严格控制其含量。
本发明方法通过优化合金元素含量，来控制强化相的种类和数量，Al-5Ti-1B作为细化剂，通过添加细化剂来细化合金的铸态组织，产生细晶强化作用，并通过挤压铸造成形工艺消除铝合金的缩孔、疏松、夹杂等铸造缺陷，获得组织致密并可热处理强化的新型高强韧铝合金。
具体的，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu 5.0～5.3％、Mg 0.9～1.5％、Mn 0.6～1.0％、Cr 0.1～0.2％、Ti 0.1～0.4％、B0.01～0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，总杂质≤0.15％，单个杂质≤0.05％。
示例性的，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu 5.0％，Mg 1.0％，Mn0.86％，Cr 0.20％，Ti 0.3％，B 0.075％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
示例性的，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu 5.2％，Mg 1.2％，Mn0.76％，Cr 0.20％，Ti 0.4％，B 0.1％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
具体的，所述的铝合金的室温抗拉强度为400～460MPa，屈服强度为280～320MPa，断后伸长率为13～16％
本发明的一个具体的实施例，一种所述的高强韧铝合金的制备方法，所述的方法包括如下步骤：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将备用的各原料进行熔炼，得到铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液挤压铸造成铸棒；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，得到所述的高强韧铝合金。
需要说明书的，本发明中的原料选择纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B，但是并不局限上述原料，也可以是其他形式的中间合金，只要满足铝合金中各组分的配比上述限定即可。
具体的，步骤(2)中熔炼具体为：将纯Al熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却，静置，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液。
需要说明的，纯Mg加入时在外面包裹一层纯铝箔，可以防止纯Mg氧化。
需要说明的：本发明中一次熔炼时为了去除添加合金中的杂质，二次熔炼时加入纯Mg，是为了防止纯Mg烧损，导致Mg含量降低，Al-5Ti-1B在二次熔炼时加入是为了防止第一次熔炼时扒渣时的损耗。向二次熔炼液中通入氩气是为了进行除气，减少铝液中的气体含量，提高熔体质量。如果所有原料一次熔炼，合金融化时间长，温度高，在此过程中，Mg合金元素会有烧损。
具体的，纯Al熔化温度为750～780℃。
示例性的，纯Al熔化温度为750℃、755℃、760℃、765℃、770℃、775℃、780℃。
具体的，覆盖剂为NaCl和KCl按照质量比1:1混合而成，精炼剂为六氯乙烷。
需要说明的，覆盖剂与精炼剂的添加量与铝合金熔炼液的含量有关。
具体的，铝合金熔炼液、覆盖剂为和精炼剂的质量比为50:0.05:0.02。
示例性的，铝合金熔炼液为50kg，覆盖剂为50g，精炼剂为20g。
具体的，冷却至温度690～710℃，静置0.5～1h。
示例性的，冷却至温度690℃、695℃、700℃、705℃、710℃，静置0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1.0h。
具体的，步骤(3)中铝合金熔炼液在温度为690～750℃下挤压铸造，模具温度为200～280℃，压射速度为0.04～0.5m/s，压射力为80～150MPa，压射时间为10～15s。
示例性的，铝合金熔炼液在温度为690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃下挤压铸造，模具温度为200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃，压射速度为0.04m/s、0.10m/s、0.15m/s、0.20m/s、0.25m/s、0.30m/s、0.35m/s、0.40m/s、0.45m/s、0.50m/s，压射力为80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa，压射时间为10s、11s、12s、13s、14s、15s。
模具温度一般为铝液温度的1/3左右，模具温度过低会导致产品成型困难，溶接线以及产品表面不光滑等缺陷，而且脱模剂形成的薄膜会含有挥发性水分，降低脱模效果，造成铸孔和防冷壁缺陷；模具温度过高会导致容易出现表面气泡、粘模、缩孔等缺陷，模具温度过高，模具容易变形，脱模剂在高温下挥发过多，无法形成致密的薄膜，导致脱模剂变成易于粘附，因此，本发明选择模具温度为200～280℃。压射速度过快，容易发生卷起，造成产品气密性较差。压射力过低，容易发生铝液充不满模具型腔，压射力过高，容易发生飞料。压射时间过短，铝合金内部不够致密，会有缩孔，压射时间过长，后期铝合金已经凝固，起不到补缩的目的且浪费能源，因此，本发明选择压射速度为0.04～0.5m/s，压射力为80～150MPa，压射时间为10～15s。
具体的，步骤(4)中固溶温度为500～540℃，固溶时间为8～12h，时效温度为150～180℃，时效时间为6～12h。
示例性的，固溶温度为500℃、505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃、535℃、540℃，固溶时间为8h、9h、10h、11h、12h，时效温度为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃，时效时间为6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h。
需要说明的，采用本发明的固溶温度和时间，可以获得过饱和固溶体的同时减少甚至消除组织中的偏析问题，达到均匀化的目的，在随后的时效处理中合金强化相沉淀析出，有利于合金强度、硬度以及韧性的提高，省去了均匀化处理，缩短了热处理流程，工艺简单，操作方便。
以下实施例中覆盖剂为NaCl和KCl按照质量比1:1混合而成，精炼剂为六氯乙烷，铝合金熔炼液、覆盖剂为和精炼剂的质量比为50:0.05:0.02。
实施例1
本实施例的一种高强韧铝合金，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.0％，Mg 1.0％，Mn 0.86％，Cr 0.20％，Ti 0.3％，B 0.075％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
本实施例的高强韧铝合金的制备方法如下：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将纯Al在750～780℃温度下熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入铝箔包裹的纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却至温度690℃，静置1h，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液在温度720℃下挤压铸造成铸棒，其中，模具温度为200℃，压射速度为0.04m/s，压射力为80MPa，压射时间为10s；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，其中，固溶温度为500℃，固溶时间为10h，出炉水冷，随后，将水冷后的铸锭加热至150℃，进行时效处理，时效时间为8h，得到所述的高强韧铝合金。
本实施例制备的高强韧铝合金的微观SEM照片如图1所示，组织致密，无缩孔，晶粒尺寸细小，残余结晶相尺寸小且分布较为均匀。
实施例2
本实施例的一种高强韧铝合金，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.2％，Mg 1.2％，Mn 0.86％，Cr 0.20％，Ti 0.3％，B 0.075％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
本实施例的高强韧铝合金的制备方法如下：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将纯Al在750～780℃温度下熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入铝箔包裹的纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却至温度700℃，静置0.75h，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液在温度730℃下挤压铸造成铸棒，其中，模具温度为220℃，压射速度为0.25m/s，压射力为120MPa，压射时间为12s；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，其中，固溶温度为520℃，固溶时间为12h，出炉水冷，随后，将水冷后的铸锭加热至150℃，进行时效处理，时效时间为8h，得到所述的高强韧铝合金。
本实施例制备的高强韧铝合金的微观SEM照片如实施例1基本一致，由于篇幅有限，不再一一列举。
实施例3
本实施例的一种高强韧铝合金，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.2％，Mg 1.5％，Mn 0.86％，Cr 0.20％，Ti 0.3％，B 0.075％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
本实施例的高强韧铝合金的制备方法如下：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将纯Al在750～780℃温度下熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入铝箔包裹的纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却至温度710℃，静置0.5h，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液在温度730℃下挤压铸造成铸棒，其中，模具温度为220℃，压射速度为0.5m/s，压射力为150MPa，压射时间为15s；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，其中，固溶温度为520℃，固溶时间为12h，出炉水冷，随后，将水冷后的铸锭加热至150℃，进行时效处理，时效时间为8h，得到所述的高强韧铝合金。
本实施例制备的高强韧铝合金的微观SEM照片如实施例1基本一致，由于篇幅有限，不再一一列举。
实施例4
本实施例的一种高强韧铝合金，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.6％，Mg 0.8％，Mn 0.5％，Cr 0.10％，Ti 0.1％，B 0.01％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
本实施例的高强韧铝合金的制备方法如下：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将纯Al在750～780℃温度下熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入铝箔包裹的纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却至温度690℃，静置1h，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液在温度720℃下挤压铸造成铸棒，其中，模具温度为280℃，压射速度为0.24m/s，压射力为100MPa，压射时间为12s；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，其中，固溶温度为540℃，固溶时间为8h，出炉水冷，随后，将水冷后的铸锭加热至165℃，进行时效处理，时效时间为6h，得到所述的高强韧铝合金。
本实施例制备的高强韧铝合金的微观SEM照片如实施例1基本一致，由于篇幅有限，不再一一列举。
实施例5
本实施例的一种高强韧铝合金，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.0％，Mg 1.6％，Mn 1.2％，Cr 0.15％，Ti 0.4％，B 0.1％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
本实施例的高强韧铝合金的制备方法如下：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将纯Al在750～780℃温度下熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入铝箔包裹的纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却至温度690℃，静置1h，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液在温度720℃下挤压铸造成铸棒，其中，模具温度为260℃，压射速度为0.04m/s，压射力为130MPa，压射时间为10s；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，其中，固溶温度为520℃，固溶时间为12h，出炉水冷，随后，将水冷后的铸锭加热至180℃，进行时效处理，时效时间为12h，得到所述的高强韧铝合金。
本实施例制备的高强韧铝合金的微观SEM照片如实施例1基本一致，由于篇幅有限，不再一一列举。
对比例1
本对比例的铝合金组分与实施例1相同，不同之处在于，制备方法采用传统的重力浇注方法，直接将铝合金熔炼液倒入模具中，在凝固过程中不受任何外加作用力。
对比例2
本对比例的铝合金组分及制备方法与实施例1相同，不同之处在于，Cu为4.9％。
对比例3
本对比例的铝合金组分及制备方法与实施例1相同，不同之处在于，Cu为5.7％。
对比例4
本对比例的铝合金组分及制备方法与实施例1相同，不同之处在于，制备方法的步骤(2)中将各原料混合直接进行熔炼，不分两次熔炼，直接采用一次熔炼后进行后续处理。
试验例1
分别测试实施例1-5和对比例1-4制备的铝合金的室温下的性能，测试标准参考GB/T 228.1-2010，结果如表1所示。
表1
组别 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 断后伸长率(％)
实施例1 410 280 15.6
实施例2 425 291 14.5
实施例3 452 323 13.8
实施例4 434 302 13.2
实施例5 423 289 14.3
对比例1 315 186 4.3
对比例2 402 275 14.3
对比例3 384 244 7.2
对比例4 385 233 8
实施例1与对比例1相比：实施例1为挤压铸造，对比例1为重力铸造，两者除了制备方法不同外，成分和后处理工艺均相同。实施例1之所以性能高于对比例1，是因为与重力铸造相比，挤压铸造制备的合金组织更加致密，无缩孔、冷膈等铸造缺陷。
实施例1与对比例2相比：对比例2中Cu含量略有降低，综合性能略有下降。
实施例1与对比例3相比：对比例3中Cu含量较高，过剩的Cu原子就会与合金中的Fe原子结合形成粗大的Al7Cu2Fe析出相，该相属于脆性相，它的存在使合金的断裂韧性大幅度下降。
实施例1与对比例4相比：对比例4直接熔炼，熔炼温度高，时间长，会导致Mg烧损，使合金的强度和韧性降低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强韧铝合金，其特征在于，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.0～5.6％、Mg0.8～1.6％、Mn0.5～1.2％、Cr0.1～0.2％、Ti0.1～0.4％、B0.01～0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，总杂质≤0.15％，单个杂质≤0.05％；
所述的高强韧铝合金通过如下方法制备而成：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将备用的各原料进行熔炼，得到铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液挤压铸造成铸棒；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，得到所述的高强韧铝合金；
其中，步骤(4)中固溶温度为500～540℃，固溶时间为8～12h，时效温度为150～180℃，时效时间为6～12h。
2.根据权利要求1所述的一种高强韧铝合金，其特征在于，按照质量百分比，所述的铝合金化学组成如下：Cu5.0～5.3％、Mg0.9～1.5％、Mn0.6～1.0％、Cr0.1～0.2％、Ti0.1～0.4％、B0.01～0.1％，余量为Al和不可避免的杂质，总杂质≤0.15％，单个杂质≤0.05％。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强韧铝合金，其特征在于，所述的铝合金的室温抗拉强度为400～460MPa，屈服强度为280～320MPa，断后伸长率为13～16％。
4.一种权利要求1-3任一项所述的高强韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)按照各原料质量百分比，分别称取纯Al、Al-60Cu中间合金、纯Mg、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、Al-5Ti-1B作为原材料；
(2)将备用的各原料进行熔炼，得到铝合金熔炼液；
(3)将所述的铝合金熔炼液挤压铸造成铸棒；
(4)将所述的铸棒依次进行固溶处理和时效处理，得到所述的高强韧铝合金。
5.根据权利要求4所述的高强韧铝合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)中熔炼具体为：将纯Al熔化后依次加入Al-60Cu中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-4Cr中间合金、覆盖剂和精炼剂，进行一次熔炼，得到一次熔炼液，再加入纯Mg和Al-5Ti-1B进行二次熔炼，得到二次熔炼液，向二次熔炼液中通入氩气进行除气处理，冷却，静置，扒渣，得到所述的铝合金熔炼液。
6.根据权利要求5所述的高强韧铝合金的制备方法，其特征在于，纯Al熔化温度为750～780℃。
7.根据权利要求5所述的高强韧铝合金的制备方法，其特征在于，覆盖剂为NaCl和KCl按照质量比1:1混合而成，精炼剂为六氯乙烷。
8.根据权利要求5所述的高强韧铝合金的制备方法，其特征在于，冷却至温度690～710℃，静置0.5～1h。
9.根据权利要求5所述的高强韧铝合金的制备方法，其特征在于，步骤(3)中铝合金熔炼液在温度为690～750℃下挤压铸造，模具温度为200～280℃，压射速度为0.04～0.5m/s，压射力为80～150MPa，压射时间为10～15s。
10.根据权利要求5所述的高强韧铝合金的制备方法，其特征在于，步骤(4)中固溶温度为500～540℃，固溶时间为8～12h，时效温度为150～180℃，时效时间为6～12h。
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BRPI0617699A2 (pt) * 2005-10-25 2011-08-02 Aleris Aluminium Koblenz Gmbh liga de al-cu-mg adequada para aplicação aeroespacial
US20070151637A1 (en) * 2005-10-28 2007-07-05 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Al-Cu-Mg ALLOY SUITABLE FOR AEROSPACE APPLICATION
JP2010196112A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 高強度Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金押出材およびその製造方法
JP6718219B2 (ja) * 2015-10-22 2020-07-08 昭和電工株式会社 耐熱性アルミニウム合金材の製造方法
CN107030267A (zh) * 2017-04-28 2017-08-11 山东南山铝业股份有限公司 一种低浓度起铸铸造方法及铝合金铸锭
WO2020089007A1 (en) * 2018-10-31 2020-05-07 Aleris Rolled Products Germany Gmbh Method of manufacturing a 2xxx-series aluminium alloy plate product having improved fatigue failure resistance
CN110527883B (zh) * 2019-09-18 2021-06-29 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 一种含Cu-Mn-Mg的耐高温铸造铝合金及其制备方法
CN112626401B (zh) * 2020-11-30 2021-10-19 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种2xxx系铝合金及其制备方法

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