一种高强韧Al-Cu系铸造铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强韧Al

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于有色金属合金材料制备
，具体涉及一种高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金与钢铁相比具有比强度高、比刚度高、导热性好、耐蚀性好、吸震能力强等优点，是交通运输工业领域理想的轻量化材料。运输车辆上的轮毂部件属于车辆中的底盘组件、簧下组件，是减重后节油效果十分明显的部件，但目前仍以铸铁材料为主，因此已经成为下一个重要的轻量化目标部件。
[0003]轮毂部件不仅因为承受复杂交变应力，对材料的力学性能提出了很高的要求，而且在严酷的市场竞争条件下还需要较低的制造成本，并且还要尽最大可能的降低碳足迹值，因此普通的铝合金很难满足要求。GB1T8733：2016中的201Z.5合金(ZLD205A)是铸造铝合金中强度最高的合金，力学性能与目前在用的铸铁材料接近，但其不仅材料成本很高，而且Cd元素的含量超出了国家、国际汽车禁用物质标准中要求小于0.01％的要求，同时又因其铸造性能差，金属型铸造成型困难、绝大部分采用砂型铸造，生产效率低，因此市场推广难度很大。兰州飞行控制有限责任公司的CN 109136697 B、CN 111041304.B、CN 111020321.B系列专利和贵州铝厂、贵州大学、贵州科学院的CN 1013163092B、CN 101363093 B、CN 101319287 B、CN 1013163094 B系列专利以及河北立中有色金属集团有限公司的CN 102002617 B专利虽然都在ZLD205A合金基础上进行了改进，取得了一定的技术效果，但生产现场控制难度很大，批量生产应用受到局限。
[0004]因此，研发一种低成本的高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金，满足车辆轮毂等铝合金零部件的市场需求对加速车辆轻量化、实现节能减排、达成“双碳”战略目标具有重要意义。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金及其制备方法。本专利技术提供一种成本较低、工艺包容性较强、适用于金属型铸造的高强韧Al
‑
Cu系新材料的配方及其制备方法。
[0006]本专利技术的提供的技术方案如下
[0007]<第一方面>
[0008]一种高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金，所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的化学成分按质量百分数计，包括如下元素：Cu 4.6
‑
5.3％；Mn 0.45
‑
0.55％；Mg 0.42
‑
0.55％；Ti 0.15
‑
0.25％；Zr 0.05
‑
0.15％；B 0.001
‑
0.02％。
[0009]所述Cu：Mg的质量比为8
‑
12:1。
[0010]所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的化学成分按质量百分数计，还包括Fe和Si，其中0.03＜Fe≤0.2％、所述Fe:Si的质量比为2
‑
6:1；余量为Al和不可避免的杂质。
[0011]优选的，0.05＜Fe≤0.15％。
[0012]所述杂质包括V≤0.05％；Ga≤0.03；Ni≤0.01％；Zn≤0.03％；P≤0.002％；Be≤0.0008％；Sn≤0.01％。
[0013]所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的原料包括铝、铜、锰、镁、Al
‑
Cu中间合金、Al
‑
Mn中间合金、Al
‑
Mg中间合金、Al
‑
Ti中间合金、Al
‑
Zr中间合金、Al
‑
Ti
‑
B中间合金、Al
‑
B中间合金、K2TiF6、KBF4、K2ZrF6中的几种。
[0014]作为本专利技术的一个实施方式，所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的原料包括铝锭、铝液、铜(阴极铜等)、金属锰(电解金属锰)、镁锭、回收铝合金、Al
‑
Cu中间合金、Al
‑
Mn中间合金、Al
‑
Mg中间合金、Al
‑
Ti中间合金、Al
‑
Zr中间合金、Al
‑
Ti
‑
B中间合金、Al
‑
B中间合金、K2TiF6、KBF4、K2ZrF6中的几种物质的组合。还可以使用本产品试验过程中的回收铝合金。
[0015]<第二方面>
[0016]本专利技术还提供一种高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：
[0017]A、选取原料，根据预定合金成分计算并称取各种原料用量，将各原料进行熔铸，得到合金锭或棒，并制取坯料；
[0018]B、将坯料热处理，空冷后制得所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金。
[0019]进一步，所属步骤A包括如下步骤：
[0020]A1、将铝锭、铜、Al
‑
Mn中间合金熔化后合金化，合金液升温至750
‑
770℃，保温30
‑
60min；其中，Fe和Si元素的含量调节：原料铝中一般Fe和Si元素，两种元素过高可添加高纯铝进行含量控制，两种元素过低适量添加Fe和Si元素；
[0021]A2、加入Al
‑
Ti中间合金、Al
‑
Zr中间合金，调整温度至740
‑
750℃，合金化；
[0022]A3、采用精炼剂除渣精炼；
[0023]A4、加入镁锭，调整温度至730
‑
750℃，合金化；
[0024]A5、通入惰性气体进行精炼，精炼15
‑
30min，精炼停止前8
‑
10min加入已经预热干燥的Al
‑
Ti
‑
B合金，制备成合金液；
[0025]A6、控制合金液在700
‑
730℃，铸成合金锭，并制取坯料，坯料的冷却速度控制在0.5
‑
10℃11。
[0026]所述步骤B坯料热处理具体为，先将坯料进行固溶处理，固溶温度515
‑
525℃，保温8
‑
20小时；固溶之后进行过时效处理，人工时效温度175
‑
185℃，保温4
‑
20小时后空冷。
[0027]作为本专利技术的一个实施方式，所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的制备方法包括如下步骤：
[0028](1)选取主原料(重熔用铝锭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金，其特征在于，所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的化学成分按质量百分数计，包括如下元素：Cu 4.6
‑
5.3％；Mn 0.45
‑
0.55％；Mg0.42
‑
0.55％；Ti 0.15
‑
0.25％；Zr 0.05
‑
0.15％；B 0.001
‑
0.02％。2.根据权利要求1所述的高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金，其特征在于，所述Cu：Mg的质量比为8
‑
12:1。3.根据权利要求1所述的高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金，其特征在于，所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的化学成分按质量百分数计，还包括Fe和Si，其中0.03＜Fe≤0.2％、Fe:Si的质量比为2
‑
6:1；余量为Al和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金，其特征在于，所述杂质包括；V≤0.05％；Ga≤0.03；Ni≤0.01％；Zn≤0.03％；P≤0.002％；Be≤0.0008％；Sn≤0.01％。5.根据权利要求1所述的高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金，其特征在于，所述高强韧Al
‑
Cu系铸造铝合金的原料包括铝、铜、锰、镁、Al
‑
Cu中间合金、Al
‑
Mn中间合金、Al
‑
Mg中间合金、Al
‑
Ti中间合金、Al
‑
Zr中间合金、Al
‑
Ti
‑
B中间合金、Al
‑
B中间合金、K2TiF6、KBF4、K2ZrF6中的几种。6.一种如权利要求1
‑
5中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：高世阳，刘永昌，杨克兵，李浩，刘小庆，高海涛，葛素静，王吉，霍臣明，苑高利，毛贻国，孙克明，张春龙，王浩鑫，岳中政，赵清华，李永，
申请(专利权)人：隆达铝业烟台有限公司山东浩信新能源汽车配件有限公司河北新立中有色金属集团有限公司，
类型：发明
国别省市：