一种高强高韧多元Al-Cu合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种制备高强高韧的多元Al‑Cu合金的方法，将原料加热成熔融状态，再通过喷射成形设备进行喷射成形，形成多元Al‑Cu合金，所述多元Al‑Cu合金由Al、Cu、Mn、Ni、V、Sc和杂质Si、Fe元素组成。通过原料成分的配比，基于Al‑Cu合金体系进行微合金化成分设计，并结合3D喷射成形‑快速凝固技术来制备轻质弹壳用高强高韧的多元Al‑Cu合金材料。本发明专利技术的多元Al‑Cu合金材料的晶粒细小、组织均匀，具有高强高韧性能。根据多元Al‑Cu合金的结构与性能，选择合理的弹壳制备工艺，不但可以符合各种轻质弹壳的使用要求，还可应用于短程、中程甚至远程导弹的外壳及发射部件；具有巨大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧多元Al-Cu合金及其制备方法和应用
本专利技术涉及多元Al-Cu合金材料领域，更具体地，涉及高强高韧多元Al-Cu合金及其制备方法和应用。
技术介绍
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，因其密度低，强度比较高，接近或超过普通钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性、抗蚀性等性能，可加工成各种型材，已广泛用于航空航天、工程机械及海洋船舶等领域。随着我国航母的高速发展和远海作战能力的增强，传统的铁质、铜质弹壳已难以满足海、空军对子弹质量轻、耐腐蚀、数量大、价格低的要求，国家从战略层面急需研发出铝质弹壳，以提升我军远海作战能力。目前美国已成功开发出铝弹壳并装备部队，我国尚处于研发阶段，因此，急需开发一种同时具有高强度高韧性的铝合金材料。铝弹壳材料在深冲成形过程中变形量大，除要求有高的强度外还必须有非常优良的韧性，这就要求铝合金材料必须具有高强度、高韧性性能。采用常规的铸造法和粉末冶金法很难保证Al-Cu合金材料的均匀性，以及消除合金中成分偏析、孔洞等缺陷，因而无法达到弹壳用材料高强高韧的性能要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是针对传统方法制备的Al-Cu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高强高韧的多元Al‑Cu合金的方法，其特征在于，将原料加热成熔融状态，再通过铝合金喷射成形设备进行喷射成形，形成多元Al‑Cu合金，所述多元Al‑Cu合金由Al、Cu、Mn、Ni、V、Sc和杂质Si、Fe元素组成。

【技术特征摘要】
1.一种制备高强高韧的多元Al-Cu合金的方法，其特征在于，将原料加热成熔融状态，再通过铝合金喷射成形设备进行喷射成形，形成多元Al-Cu合金，所述多元Al-Cu合金由Al、Cu、Mn、Ni、V、Sc和杂质Si、Fe元素组成。2.根据权利要求1所述制备高强高韧的多元Al-Cu合金的方法，其特征在于，所述多元Al-Cu合金由以下质量百分比的合金成分组成：Cu：4.0～5.0wt.%Mn：0.3～0.6wt.%Ni：0.1～0.3wt.%V：0.05～0.10wt.%Sc：0.02～0.05wt.%，杂质Si、Fe元素的含量控制在0.01wt.%以下，余量为Al元素，上述所有合金成分之和为100%。3.根据权利要求1所述制备高强高韧的多元Al-Cu合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.取纯度为99.98%的纯铝置于石墨坩埚熔炼炉中，在800~860℃下，加热至全部变为熔融态；S2.依次加入Al-40Cu、Al-30Mn、Al-10Ni、Al-5V和Al-5Sc中间合金，降低温度至700~720℃，充分搅拌后，静置15~25min；然后采用通入纯度为99.99%的无水高纯氮气的方法除渣，时间为30~60min；将打渣剂加到铝液表面，静置15~25min后扒渣，得到合金熔体；S3.采用铝合金喷射成形设备对步骤S2的合金熔体进行喷射成形，制备出多元Al-Cu合金沉积坯；所述氮气的压力为1.0~2.0Mpa，氮气的温度为-25~-15℃，所述合金熔体的喷射温度为700~720℃，冷却速度约为103~105K/s；喷射距离为200~300mm。4.根据权利要求3所述制备高强高韧...

【专利技术属性】
技术研发人员：范才河，曾广胜，陈喜红，刘咏，刘彬，周承商，周新鹏，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43