本发明专利技术公开了一种高强度抗疲劳铝合金及其制备方法，合金的成分按质量百分比包括：Cu：3.6‑4.1％、Mg：0.6‑1.1％、Mn：0.57‑0.69％、Ti+La：0.35‑0.72％、Ni：0.15‑0.31％、Fe：0.41‑0.53％、Si：0.11‑0.27％、Zr：0.04‑0.13％、Ce：0.12‑0.26％、W：0.1‑0.18％、Y：0.12‑0.19％、Ge：0.32‑0.46％、Sn：0.03‑0.12％、Pr+Nd+Er：0.16‑0.29％、V：0.05‑0.09％、余量为Al。本发明专利技术提出的铝合金的制备方法过程简单，得到的铝合金强度高、韧性好、热稳定性和抗疲劳性优异。
A high strength and fatigue resistant aluminum alloy and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种高强度抗疲劳铝合金及其制备方法
本专利技术涉及铝材
，具体涉及一种高强度抗疲劳铝合金及其制备方法。
技术介绍
铝合金是以铝为基体元素的合金总称，其作为工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，具有密度小、强度高、塑性好、易加工、耐腐蚀、导电、导热和抗蚀性优良、易表面着色、可回收再生等优点，目前已被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑包装、舰船及化学工业等领域。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对材料的性能提出了新的要求，铝合金型材正面临前所未有的挑战，尽管我国在铝合金研究方面确实取得了很多成果，目前市场上的铝合金种类繁多，但是与国外仍有一定的差距。现有铝合金型材的某些性能仍不是很理想，例如强度、抗疲劳性和耐热性，使铝合金构件在实际应用中易失效，使其应用范围受到了一定限制。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种高强度抗疲劳铝合金及其制备方法，所述制备方法过程简单，得到的铝合金强度高、韧性好、热稳定性和抗疲劳性能优异，使用寿命长。本专利技术提出的一种高强度抗疲劳铝合金，其成分按质量百分比包括：Cu：3.6-4.1％、Mg：0.6-1.1％、Mn：0.57-0.69％、Ti+La：0.35-0.72％、Ni：0.15-0.31％、Fe：0.41-0.53％、Si：0.11-0.27％、Zr：0.04-0.13％、Ce：0.12-0.26％、W：0.1-0.18％、Y：0.12-0.19％、Ge：0.32-0.46％、Sn：0.03-0.12％、Pr+Nd+Er：0.16-0.29％、V：0.05-0.09％、余量为Al。优选地，其成分中，Cu、Mg、Ce、W的质量百分比满足以下关系式：Cu/Mg＝3.9-4.6，且0.31％≤Ce+W≤0.38％。优选地，其成分中，Ti与La的质量百分比满足以下关系式：3×La≤Ti。优选地，其成分中，Pr、Nd、Er的质量百分比满足以下关系式：Er≥2.2×(Pr+Nd)。优选地，所述高强度抗疲劳铝合金，其成分按质量百分比包括：Cu：3.9％、Mg：1％、Mn：0.59％、Ti：0.49％、La：0.16％、Ni：0.22％、Fe：0.47％、Si：0.19％、Zr：0.09％、Ce：0.21％、W：0.12％、Y：0.17％、Ge：0.38％、Sn：0.08％、Pr：0.03％、Nd：0.06％、Er：0.2％、V：0.06％、余量为Al。本专利技术还提出的一种所述高强度抗疲劳铝合金的制备方法，包括以下步骤：S1、以Al-Cu中间合金、纯镁、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-La中间合金、Al-Ni中间合金、Al-Fe中间合金、Al-Si中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Ce中间合金、Al-W中间合金、Al-Y中间合金、纯锗、Al-Sn中间合金、Al-Pr中间合金、Al-Nd中间合金、Al-Er中间合金、Al-V中间合金和高纯铝为原料，将各原料进行熔炼，浇铸后得到合金铸锭；S2、将合金铸锭依次进行均匀化处理、热轧、中间退火、冷轧、固溶处理、淬火和人工时效处理得到所述高强度抗疲劳铝合金。优选地，在S2中，所述均匀化处理的工艺包括：以1-3℃/min的升温速率升温至230-270℃保温3.5-5h，然后以2-4℃/min的升温速率升温至420-450℃保温5.5-8.5h，然后以5-7℃/min的升温速率升温至525-533℃保温12-18h。优选地，在S2中，所述热轧的温度为455-475℃；所述冷轧的变形量为63-72％。优选地，在S2中，固溶处理的温度为540-555℃，时间为22-35min。优选地，在S2中，所述人工时效处理的温度为180-190℃，时间为60-120min。优选地，在S1中，所述高纯铝的纯度≥99.9％；所述纯镁的纯度≥99.99％。优选地，在S2中，所述淬火为冷水淬火，所用冷水的温度为20-25℃。优选地，在S2中，所述中间退火的温度为375-395℃，时间为50-120min。本专利技术所述高强度抗疲劳铝合金，其添加了Cu、Mg、Mn、Ti、La、Ni、Fe、Si、Zr、Ce、W、Y、Ge、Sn、Pr、Nd、Er、V多种元素，并优化了合金的含量，调整了制备的工艺条件，使各元素发挥协同作用，使所得铝合金强度高、韧性好、耐热性和抗疲劳性能优异；具体的，控制了Cu、Mg的含量以及两者的比例，并加入了Ce、W、Y进行微合金化，且使Ce、W的质量含量满足0.31％≤Ce+W≤0.38％，调节了基体中S(Al2CuMg)相、θ(Al2Cu)、θ′(Al2Cu)的含量，并形成了细小弥散的Alx(Ce，W)、CeAl4以及Al8Cu4等，改善了合金的显微组织，抑制了基体变形、晶界的移动以及晶粒的长大，防止了Al的挥发，使所得铝合金在高温下具有较高的强度，赋予铝合金优异的耐热性和强度；V与Sn配合加入体系中，两者具有协同作用，提高了合金的断裂韧性和抗疲劳能力；Ge、La加入体系中，与Si配合，促进了基体中S相的析出，同时降低了晶粒的长大速度，提高了合金的硬度和抗拉强度；Pr、Nd、Er加入体系中，并调节使三者的质量含量满足Er≥2.2×(Pr+Nd)，三者具有协同作用，进一步提高了合金的强度；Zr、Ti加入体系中，同时使Ti、La的质量含量满足3×La≤Ti，使Zr、Ti、La三者具有协同作用，细化了组织，调节了合金的再结晶温度，使所得铝合金强度和韧性好；在铝合金的制备方法中，控制了均匀化处理的工艺，消除了合金中的枝晶偏析，同时能使合金中因Er等的加入产生的较粗大的第二相颗粒溶解，提高了合金的疲劳裂纹扩展阻力，同时提高了合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率；具体选择455-475℃为热轧的温度，同时选择在540-555℃下固溶处理22-35min的固溶工艺，使合金发生动态再结晶，形成较多具有一定取向的再结晶织构，降低了合金的疲劳裂纹扩展速率，有效提高了合金的抗疲劳性能；具体控制了冷轧变形量为63-72％，产生了大量的交互作用强的位错，形成更加细小的晶粒，阻碍疲劳裂纹的扩展，进一步提高了基体的疲劳性能；在180-190℃下进行人工时效处理60-120min，在合金中形成了细小弥散并与合金基体呈共格界面特征的析出相，阻碍位错运动，在不降低疲劳性的条件下提高了合金的屈服强度。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1一种高强度抗疲劳铝合金，其成分按质量百分比包括：Cu：4.1％、Mg：0.6％、Mn：0.69％、Ti：0.5％、La：0.1％、Ni：0.15％、Fe：0.46％、Si：0.11％、Zr：0.1％、Ce：0.12％、W：0.13％、Y：0.12％、Ge：0.37％、Sn：0.03％、Pr+Nd+Er：0.22％、V：0.05％、余量为Al。实施例2一种高强度抗疲劳铝合金，其成分按质量百分比包括：Cu：3.6％、Mg：0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度抗疲劳铝合金，其特征在于，其成分按质量百分比包括：Cu：3.6-4.1％、Mg：0.6-1.1％、Mn：0.57-0.69％、Ti+La：0.35-0.72％、Ni：0.15-0.31％、Fe：0.41-0.53％、Si：0.11-0.27％、Zr：0.04-0.13％、Ce：0.12-0.26％、W：0.1-0.18％、Y：0.12-0.19％、Ge：0.32-0.46％、Sn：0.03-0.12％、Pr+Nd+Er：0.16-0.29％、V：0.05-0.09％、余量为Al。/n
【技术特征摘要】
1.一种高强度抗疲劳铝合金，其特征在于，其成分按质量百分比包括：Cu：3.6-4.1％、Mg：0.6-1.1％、Mn：0.57-0.69％、Ti+La：0.35-0.72％、Ni：0.15-0.31％、Fe：0.41-0.53％、Si：0.11-0.27％、Zr：0.04-0.13％、Ce：0.12-0.26％、W：0.1-0.18％、Y：0.12-0.19％、Ge：0.32-0.46％、Sn：0.03-0.12％、Pr+Nd+Er：0.16-0.29％、V：0.05-0.09％、余量为Al。
2.根据权利要求1所述高强度抗疲劳铝合金，其特征在于，其成分中，Cu、Mg、Ce、W的质量百分比满足以下关系式：Cu/Mg＝3.9-4.6，且0.31％≤Ce+W≤0.38％。
3.根据权利要求1所述高强度抗疲劳铝合金，其特征在于，其成分中，Ti与La的质量百分比满足以下关系式：3×La≤Ti。
4.根据权利要求1所述高强度抗疲劳铝合金，其特征在于，其成分中，Pr、Nd、Er的质量百分比满足以下关系式：Er≥2.2×(Pr+Nd)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强度抗疲劳铝合金，其特征在于，其成分按质量百分比包括：Cu：3.9％、Mg：1％、Mn：0.59％、Ti：0.49％、La：0.16％、Ni：0.22％、Fe：0.47％、Si：0.19％、Zr：0.09％、Ce：0.21％、W：0.12％、Y：0.17％、Ge：0.38％、Sn：0.08％、Pr：0.03％、Nd：0.06％、Er：0.2％、V：0.06％、余量为Al。
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【专利技术属性】
技术研发人员：金义泉，
申请(专利权)人：黄山市龙跃铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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