本发明专利技术公开了一种稀土合金化Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金，其组份及其重量百分含量为：Cu 2.6~3.5%，Mg 1.3~1.8%，Fe 0.1~0.8%，Ni 0.1~0.8%，Nd 0.05~0.5%，Mn 0.1~0.25%，Zr 0.1~0.25%。本发明专利技术旨在通过高Cu、低Fe、Ni与稀土Nd相互匹配，共同作用，力求同时提高合金的室温力学性能及高温耐热性能，使合金获得优异的综合性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属
，尤其涉及一种稀土合金化Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强 耐热错合金。
技术介绍
Al-Cu-Mg-Fe-Ni系铝合金，具有良好的耐热性，热状态下塑性高且加工性能好，被 广泛用于生产高温下具有较高强度的重要承力构件。欧美的2618A，俄罗斯的AK4-1及常见 的2A70、2D70和2A80均为Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金。该类合金中S(Al 2CuMg)相为主要强 化相，且高温稳定性能较好，可使合金获得良好的室温性能并兼具较高的高温性能。因此， 应使合金获得尽可能多的S(Al 2CuMg)相。根据S(Al2CuMg)相的严格计量比化学方程式可 知，为获得 S (Al2CuMg)相应使合金中 Cu/Mg 接近 2. 61 (w(Cu)/V(Mg) =63. 55/24. 31)。传统 Al-Cu-Mg-Fe-Ni 合金（2A70、2618 等）中 Cu、Mg 含量分别为 L 9~2· 5% 和 L 4~1· 8%。根据 Cu/Mg=2. 61计算可知，当Cu含量为合金的上限值2. 5%时，形成S (Al2CuMg)相所需的Mg含 量为0. 96%，远低于2A70合金中Mg含量的下限值（1. 4%)。因此，Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金中 Mg元素通常过量。通过增加 Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金中Cu元素含量，使其与合金中过量Mg元 素形成S(A12CuMg)相，从而在该合金中获得较大数量的强化相。 Fe、Ni对合金的耐热性能有较好的帮助，但单独添加 Fe或Ni将形成Al7Cu2Fe、 Al7Cu4Ni等难溶化合物。这些化合物均含Cu，它们的形成必然减少合金中S(Al 2CuMg)相的 数量，从而对合金的性能产生影响。Fe、Ni只有以1 :1的比例添加时，才能主要形成Al9FeNi 相而不影响合金中S(Al2CuMg)相的数量。该相在高温下不易分解，具有较好的高温稳定性， 细小均匀分布的Al 9FeNi相也有利于提高合金的耐热性能。但增加 Fe、Ni含量，在熔铸过 程中容易出现粗大针状Al9FeNi化合物聚集，显著降低合金的力学性能，且在加工变形过程 中不易于破碎与分散，不利于合金耐热性能的提高。因此，适当降低合金中Fe、Ni含量对提 高合金的室温力学性能有较大的帮助。 此外，研宄表明合金中添加稀土 Sc元素能够细化并改善Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金中 强化相的形貌与分布，从而有效提高合金的强度和高温耐热性能。但Sc元素价格昂贵，难 以在实际生产中广泛应用。因此，科研工作者致力于寻找经济适用、合理有效的微合金化方 法，研宄开发获得新一代高强耐热铝合金。大量文献对不同稀土元素对铝合金组织与性能 的影响都进行了报道，但稀土 Nd在Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金中的应用却未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种稀土合金化Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热错合金，通过 高Cu、低Fe、Ni与添加稀土 Nd的相互匹配、共同作用使合金获得优异的室温强度和高温性 能。 上述技术问题是通过以下方案实现的： 一种稀土合金化Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热错合金，其特征在于：所述合金中各元素的 质量百分比含量范围分别为：Cu 2· 6~3· 5%，Mg L 3~1· 8%，Fe 0· 1~0· 8%，Ni 0· 1~0· 8%，Nd 0. 05~0. 50%，Μη 0. 1~0. 25%，Zr 0. 1~0. 25%，余量为 Al ;所述合金中 Fe、Ni 元素以 1 :1 等比 例添加。 专利技术的有益效果：本专利技术合金以1 :1比例添加 Fe、Ni元素，并将其含量降低到 0. 1~0. 8%。Fe、Ni含量的降低使合金中含Fe难溶化合物数量减少，有利于合金室温力学 性能的提高。同时，增加 Cu含量使其与合金中的过量Mg元素形成S(Al2CuMg)相。该相 为Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金中的主要强化相，在高温下较稳定，既利于合金的室温力学性能也 能提高合金的耐热性能。另外，通过微量稀土 Nd元素的加入使合金的铸造组织得到细化， 且在人工时效过程中使强化相弥散析出从而细化强化相。加入的稀土 Nd与Cu、Al形成 Al8Cu4Nd化合物，该稀土金属间化合物恪点高，具有较强的热稳定性，也能够有效提高合金 的高温耐热性能。本专利技术旨在通过高Cu、低Fe、Ni与稀土 Nd相互匹配，共同作用，力求同 时提高合金的室温力学性能及高温耐热性能，使合金获得优异的综合性能。【附图说明】 图1为实施例1中铸造合金的扫描电镜组织； 图2为图1的局部放大组织； 图3为实施例1中合金峰时效态的扫描电镜组织； 图4为实施例1中合金试样峰时效态的TEM照片。【具体实施方式】 根据本
技术实现思路
提供以下实施例及对比例，设计Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金成分，熔炼 铸造并进行热挤压变形加工及热处理，具体实施说明如下： 本专利技术实施例及对比例合金的制备方法是按设计的合金成分进行配置，并采用电阻坩 埚炉熔炼获得铸锭，所得铸锭经均匀化处理后进行车皮加工并进行热挤压获得棒材。 合金中各元素的质量百分比含量范围分别为：Cu 2. 6~3. 5%，Mg 1.3~1. 8%，Fe 0· 1~0· 8%，Ni 0· 1~0· 8%，Nd 0· 05~0· 50%，Mn 0· 1~0· 25%，Zr 0· 1~0· 25%，余量为 Al ;所述合 金中Fe、Ni元素以1 :1等比例(质量比例）添加。 实施例1 合金成分为（重量百分比）：Cu 2. 6%，Mg 1. 7%，Fe 0. 6%，Ni 0. 6%，Nd 0. 17%，Mn 0. 15%，Zr 0. 15%，余量为A1。挤压棒材在530°C固溶处理I. 5 h后于室温下进行水淬，淬 火后的试样于0. 5 h内立即在空气循环炉中进行时效使合金达到峰时效状态，时效制度为 195°C X 18 h。检测所得该合金的室温及高温力学性能数据见表1。 实施例2 合金成分为（重量百分比）：Cu 3. 0%，Mg L 65%，Fe 0· 80%，Ni 0· 80%，Nd 0· 20%，Mn 0.15%，Zr 0.15%，余量为A1。挤压棒材在535°C固溶处理I h后于室温下进行水淬，淬 火后的试样于I h内立即在空气循环炉中进行时效使合金达到峰时效状态，时效制度为 195°C X20 h。检测所得该合金的室温及高温力学性能数据见表1。 实施例3 合金成分为（重量百分比）：Cu 3. 2%，Mg L 65%，Fe 0· 1%，Ni 0· 1%，Nd 0· 50%，Mn 0. 15%，Zr 0. 15%，余量为A1。挤压棒材在530°C固溶处理I. 5 h后于室温下进行水淬，淬 火后的试样于0. 5 h内立即在空气循环炉中进行时效使合金达到峰时效状态，时效制度为 195°C X20 h。检测所得该合金的室温及高温力学性能数据见表1。 实施例4 合金成分为（重量百分比）：Cu 3. 5%，Mg L 6%，Fe 0· 4%，Ni 0· 4%，Nd 0· 05%，Mn 0.15%，Zr 0.15%，余量为A1。挤压棒材在535°C固溶处理I h后于室温下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种稀土合金化Al‑Cu‑Mg‑Fe‑Ni高强耐热铝合金，其特征在于，所述合金中各元素的质量百分比含量范围分别为：Cu 2.6~3.5%，Mg 1.3~1.8%，Fe 0.1~0.8%，Ni 0.1~0.8%，Nd 0.05~0.50%，Mn 0.1~0.25%，Zr 0.1~0.25%，余量为Al；所述合金中Fe、Ni元素以1：1等比例添加。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任欣，丁清伟，邵宇光，张军利，姜魁光，纵荣荣，张洪辉，王玉林，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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