CN1161486C

CN1161486C - 多孔铝合金及其制造方法

Info

Publication number: CN1161486C
Application number: CNB021126011A
Authority: CN
Inventors: 何德坪; 王永进; 陈策; 杨东辉
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2022-01-28
Also published as: CN1377984A

Abstract

本发明公开了一种涉及铝合金材料的多孔铝合金，包括铝和铜，其中，铜占合金总量的1%-11%(质量分数)。本发明还公开了一种多孔铝合金的制造方法，该方法为：第一步：将填充粒子置于模具中紧实并加热至500℃-650℃保温，保温时间不低于10分钟；第二步：将模具置于吸盘底座上，再将熔化后的上述铝合金倒入模具内，并将模具通过吸盘底座连通于负压装置，使铝合金渗至填充粒子之间；第三步：待铝合金凝固后，取出填料粒子金属复合体，除去填料粒子，最后进行固溶时效。上述填充粒子可以是圆球形填充粒子。本发明所述合金具有机械性能高的优点。

Description

多孔铝合金及其制造方法

一、技术领域：

本发明涉及铝合金及其制造方法，尤其是指多孔铝合金及其制造方法。

二、背景技术：

目前，采用流动性好的铝—硅系合金，并采用渗流方法制备多孔铝合金，这类合金流动性好，热裂倾向性低，疏松较少，气密性较高，但是强度和硬度一般，塑性韧性较低。

三、发明内容：

技术问题：本发明提供一种能够提高铝合金机械性能的多孔铝合金及其制造方法。

技术方案：本发明所述的一种涉及铝合金材料的多孔铝合金，包括铝和铜，其中，铜占合金总量的1％-12％(质量分数)。

一种多孔铝合金的制造方法：第一步：将填充粒子置于模具中紧实并加热至500℃-650℃保温，保温时间不低于10分钟；第二步：将模具置于吸盘底座上，再将熔化后的上述铝合金倒入模具内，并将模具通过吸盘底座连通于负压装置，使铝合金渗至填充粒子之间；第三步：待铝合金凝固后，取出填料粒子金属复合体，除去填料粒子，最后进行固溶时效。

技术效果：①在铝中加入铜，形成的铝—铜多孔合金，具有高常温强度和高温强度，以及韧性高，耐磨的优点，其切削性能也得以提高，并具有高比强的优点。②4.5％～5.5％的铜进一步提高了室温强度和高温强度，同时改善了切削加工性能，0.6％～1.0％的锰在提高了常温机械性能，亦大大提高了高温机械性能，0.1％～0.3％的钛使组织显著细化，提高了合金的抗热裂性能，0.1％～0.25％的镉改善合金的时效，显著提高合金的机械性能，钒、硼、锆、稀土元素进一步提高了合金的热强性。③本发明所述的制造方法利用负压抽吸，可以弥补因合金流动性差所产生的缺陷。合金在固溶时效后合金组织中出现大量弥散分布的θ’相(CuAl₂的过渡相)使α固溶体的结晶点阵扭曲，并封闭了晶粒间的滑移面，提高了室温强度和高温强度，同时改善了切削加工性能。在模具中加入圆球形填充粒子，可使合金形成球形孔(参见图1)，球形填充粒子可以避免应力过分集中，产生割裂现象。④本发明经过固溶时效处理后，使其机械性能进一步提高并趋于均匀一致。⑤以下为铝金属及各种多孔铝合金的比强度表(注：当P＝63％，ρ＝1g/cm³)：

σ_sMPa σ_s ^2/3/ρ(板) σ_s ^1/2/ρ(梁) ρg/cm³

纯铝 - 6.2 3.7 2.7

铝-硅多孔铝合金 - 2.5～7.0 1.6～4.1 1

本发明多孔铝合金 13.87(D＝1.25～1.6mm) 5.5～6.8 3.1～4.3 1

10.98(D＝2～2.6mm)

本发明多孔铝合金 17.34(D＝1.25～1.6mm) 6.2～9.3 3.9～5.4 1

固溶时效 15.41(D＝2～2.6mm)

四、附图说明：

图1是球形孔径泡沫铝合金的截面图；

图2是本合金经固溶时效后的扫描电镜照片；

图3是本发明负压抽吸装置结构示意图；

图4是本发明所述合金径固溶时效处理前、后的压缩性能对比曲线图；

图5本发明采用不同填充粒子的压缩性能对比曲线图。

五、具体实施方案

实施例1：一种涉及铝合金材料的多孔铝合金，包括铝和铜，其中，铜占合金总量的1％-11％(质量分数)，最好将铜选定为铜占合金总量的质量分数为4.5％-5.5％，该合金还包括占合金总量质量分数0.6％-1.0％的锰，包括占合金总量质量分数0.1％-0.3％的钛，合金包括占合金总量质量分数0.1％-0.25％的镉，包括不大于合金总量质量分数0.4％的钒、不大于合金总量质量分数0.1％的硼、不大于合金总量质量分数0.3％的锆及不大于合金总量质量分数5％的稀土，具体来说，铜可以选取占合金总量质量分数的1％、3.5％、4.5％、5％、5.5％、7.8％、10％或11％，锰可以选取占合金总量质量分数的0.6％、0.65％、0.8％、0.92％功1.0％，钛可以选取占合金总量质量分数的0.1％、0.15％、0.2％或0.3％，镉可以选取占合金总量质量分数的0.1％、0.125％、0.2％或0.25％。

实施例2：本发明由铝、铜、钛和镉组成，铜与合金总量质量分数的1％～11％，锰占合金总量质量分数的0.6％～1.0％，钛占合金总量质量百分数的0.1％～0.3％，镉占合金总量质量分数的0.1％～0.25％，其余为铝，具体来说，铜可以选取占合金总量质量分数的1％、3.5％、4.5％、5％、5.5％、7.8％、10％或11％，锰可以选取占合金总量质量分数的0.6％、0.65％、0.8％、0.92％功1.0％，钛可以选取占合金总量质量分数的0.1％、0.15％、0.2％或0.3％，镉可以选取占合金总量质量分数的0.1％、0.125％、0.2％或0.25％。

实施例3：一种用于制造多孔铝合金的多孔铝合金的制造方法，第一步：将填充粒子置于模具1中紧实并加热至500℃-650℃保温，保温时间不低于10分钟；该填充粒子可以是可溶性粒子，如：磷酸钾，也可以是玻璃球等不可溶性粒子；第二步：将模具1置于吸盘底座2上，再将熔化后的上述铝合金倒入模具内，并将模具1通过吸盘底座2连通于负压装置，该负压装置可由模具、吸盘底座及泵或其他抽吸装置组成，使铝合金渗至填充粒子之间；第三步：待铝合金凝固后，取出填料粒子金属复合体，除去填料粒子，最后进行固溶时效，在上述第一步骤中，可以将圆球形填充粒子置于模具1在上述第三步骤中，可以将去除填充粒子后的铝合金加热到合金熔点之下1℃到90℃，保温10分钟到30分钟，然后快速冷却到15℃～100℃，进行回火处理，加热到100℃～250℃保温1～125小时。

Claims

1、一种涉及铝合金材料的多孔铝合金，其特征在于包括铝和铜，其中，铜占合金总量的5％-12％(质量分数)。

2、根据权利要求1所述的多孔铝合金，其特征在于该合金还包括占合金总量质量分数0.6％-1.0％的锰。

3、根据权利要求1或2所述的多孔铝合金，其特征在于铜占合金总量的质量分数为5％-5.5％。

4、根据权利要求1或2所述的多孔铝合金，其特征在于合金包括占合金总量质量分数0.1％-0.3％的钛。

5、根据权利要求1或2所述的多孔铝合金，其特征在于合金包括占合金总量质量分数0.1％-0.25％的镉。

6、根据权利要求1或2所述的多孔铝合金，其特征在于合金包括不大于合金总量质量分数0.4％的钒、不大于合金总量质量分数0.1％的硼、不大于合金总量质量分数0.3％的锆及不大于合金总量质量分数5％的稀土。

7、一种用于制造权利要求1所述的合金的多孔铝合金的制造方法，其特征在于：

第一步：将填充粒子置于模具(1)中紧实并加热至500℃-650℃保温，保温时间不低于10分钟；

第二步：将模具(1)置于吸盘底座(2)上，再将熔化后的上述铝合金倒入模具内，并将模具(1)通过吸盘底座(2)连通于负压装置，使铝合金渗至填充粒子之间；

第三步：待铝合金凝固后，取出填料粒子金属复合体，除去填料粒子，形成多孔铝合金，最后进行固溶时效。

8、根据权利要求7所述的多孔铝合金的制造方法，其特征在于将圆球形填充粒子置于模具(1)。

9、根据权利要求7或8所述的多孔铝合金的制造方法，其特征在于将去除填充粒子后的铝合金加热到合金熔点之下1℃到90℃，保温10分钟到30分钟，然后快速冷却到15℃～100℃，进行回火处理，加热到100℃～250℃保温1～125小时。