一种高强韧铸造铝硅铜镁合金、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种高强韧铸造铝硅铜镁合金、其制备方法及应用，本发明专利技术高强韧铸造铝硅铜镁合金包括质量百分比如下的各组分：Si6

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧铸造铝硅铜镁合金、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及金属材料技术，尤其涉及一种高强韧铸造铝硅铜镁合金、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]铝是世界上使用量仅次于钢铁的金属材料，纯铝除了具有较好的塑性、导电导热性、耐蚀性等外，但自身强度不高，为了提高其强韧性和其它综合性能，加入一些合金元素，进行合金化，形成相应所需性能的变形铝合金和铸造铝合金。合金化合金元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn、Li等，通过合金化后的铝合金具有较好铸造性能、切削加工性能、耐磨耐蚀性能、比强度高等特点。但当合金化性能还打不到预期时，科研工作者在此基础上做了大量而细致微合金化工作，以期细化和强化合金组织及提升铝合金的各项性能，加入微合金元素主要集中在稀土元素和部分少量金属元素上，稀土元素主要有Er、La、Y、Yb、Sc、Sr及混合稀土Re等，少量金属元素主要有Ti、Zr、V、Mn、B、Cr、Ni、Ag等。经过以上合金化和微合金化性能仍达不到要求，如何解决铝硅合金晶粒细化、强韧性匹配及消弱杂质对性能的影响，是提高铝硅合金性能及应用的重要途经。
[0003]传统A380铝合金主要合金成分为：Si 7.5
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9.5％、Mg≤0.1％、Cu3.0
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4.0％，Zn≤3。0％，Ti 0.08
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0.25％、Be 0.04
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0.07％、杂质Fe≤2％，Mn≤0.5％。熔铸时常添加Al5TiB，AlTiC等晶粒细化剂细化组织，添加钠盐或锶进行变质，该合金通过添加Al5TiB引入B起到细化作用，但是无法稳定地形成定量的TiB2。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对传统铝硅合金性能无法满足需求的问题，提出一种高强韧铸造铝硅铜镁合金，本专利技术通过优化铝硅合金成分，加入一定比例Cu，匹配适量亚微米级TiB2陶瓷颗粒，并配合热处理工艺，制备得到低成本的强韧铸造铝硅铜镁合金，其力学性能优异，抗拉强度高达390
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440MP，屈服强度高达290
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350MP，延伸率≥6％。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高强韧铸造铝硅铜镁合金，包括质量百分比如下的各组分：
[0006][0007]进一步地，所述高强韧铸造铝硅铜镁合金，包括质量百分比如下的各组分：
[0008][0009]进一步地，所述高强韧铸造铝硅铜镁合金组分中Ti为单质Ti和/或TiAl3。
[0010]本专利技术添加TiB2颗粒可以在凝固过程中作为形核核心细化合金铸态组织的晶粒尺寸，起到细晶强化作用，进而有利于保持材料的延伸率，同时亚微米级的纯相TiB2颗粒可以起到弥散强化作用，从而有利于提高材料的抗拉强度和屈服强度，解决了现有铝硅合金的强韧性匹配问题及铸造性能较差问题。
[0011]进一步地，所述高强韧铸造铝硅铜镁合金的抗拉强度达到390
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440MP，屈服强度达到290
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351MP，延伸率≥6％。优选的，所述高强韧铸造铝硅铜镁合金的抗拉强度达到400
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440MPa，屈服强度达到320
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351MPa，延伸率≥6.5％。最优选的，所述高强韧铸造铝硅铜镁合金的抗拉强度达到440MPa，屈服强度达到351MPa，延伸率为6.7％
[0012]本专利技术的另一个目的还公开了一种高强韧铸造铝硅铜镁合金的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1按照重量配比称取各原料熔铸后得到中间熔体；对所述中间熔体进行除杂处
理，之后进行精炼，在精炼的同时加入含Sr原料进行变质处理，再经除渣后得到合金铸锭；
[0014]S2对所述合金铸锭进行固溶淬火处理；
[0015]S3进行时效处理，冷却后得到所述高强韧铸造铝硅铜镁合金。
[0016]进一步地，S1将铝锭、含Si原料、含Cu原料、含Mn原料和含Ti原料加入到熔炉中加热熔化，待所有原料溶清后保温静置，再依次加入含B原料、Mg、TiB2/Al复合材料，溶清后静置，得到中间熔体。
[0017]如无特殊说明，本专利技术所述含Ti原料为Al
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Ti10中间合金原料，不包括TiB2。
[0018]进一步地，S1将铝锭、含Si原料、含Cu原料、含Mn原料和含Ti原料依次加入到熔炉中加热至760℃
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780℃熔化，待所有原料溶清后保温静置50min
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70min，再依次加入含B原料、Mg、TiB2/Al复合材料，溶清后静置10min
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15min，得到中间熔体。
[0019]进一步地，所述除杂处理采用打渣剂进行除杂。
[0020]进一步地，所述精炼采用除气精炼，向中间熔体中通入惰性气体或者精炼剂。
[0021]进一步地，S2所述固溶淬火处理工艺参数为：固溶温度530℃
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540℃，固溶时间6h
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14h，淬火温度50℃
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70℃。优选的固溶温度535℃
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540℃，优选的固溶时间10h
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14h，优选的淬火温度50℃。
[0022]进一步地，S3所述时效处理工艺参数为：时效温度150℃
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170℃，时效时间8h
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30h。优选的时效温度150℃
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160℃，优选的时效时间12h
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20h。
[0023]进一步地，S3所述冷却为空冷。
[0024]进一步地，所述铝锭纯度大于99.00％；
[0025]进一步地，所述含Si原料为Al
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Si中间合金和/或Si；和/或，
[0026]所述含Cu原料为Al
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Cu中间合金和/或Cu；和/或，
[0027]所述含Mn原料为Al
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Mn中间合金和/或Mn；和/或，
[0028]所述含Ti原料为Al
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Ti中间合金和/或Ti；和/或，
[0029]所述含Sr原料为Al
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Sr中间合金和/或Sr；和/或，
[0030]所述含B原料为Al
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B中间合金和/或B。
[0031]进一步地，所述TiB2/Al复合材料中TiB2的质量百分比为20％
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30％，优选质量百分比为25％
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30％。
[0032]进一步地，所述TiB2/Al复合材料的粒度直径为100nm
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1.0μm。优选粒度直径为200nm
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500nm。
[0033]进一步地，所述TiB2/Al复合材料包含质量百分含量为1.0
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2.5％的B，Ti/B的摩尔比为＝1/2，余量为Al，TiB2/Al复合材料物相组成包括α
‑
Al、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧铸造铝硅铜镁合金，其特征在于，包括质量百分比如下的各组分：2.根据权利要求1所述高强韧铸造铝硅铜镁合金，其特征在于，包括质量百分比如下的各组分：3.根据权利要求1或2所述高强韧铸造铝硅铜镁合金，其特征在于，所述高强韧铸造铝硅铜镁合金的抗拉强度达到390
‑
440MP，屈服强度达到290
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350MP，延伸率≥6％。4.一种权利要求1
‑
3任意一项所述高强韧铸造铝硅铜镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1按照重量配比称取各原料，熔铸得到中间熔体；对所述中间熔体进行除杂处理，之后进行精炼，在精炼的同时加入含Sr原料进行变质处理，再经除渣后得到合金铸锭；S2对所述合金铸锭进行固溶淬火处理；S3进行时效处理，冷却后得到所述高强韧铸造铝硅铜镁合金。5.根据权利要求4所述高强韧铸造铝硅铜镁合金的制备方法，其特征在于，S1将铝锭、含Si原料、含Cu原料、含Mn原料、含B原料和含Ti原料加入到熔炉中加热熔化，待所有原料溶
清后保温静置，再依次加入Mg、TiB2/Al复合材料，溶清后静置，得到中间熔体。6.根据权利要求4所述高强韧铸造铝硅铜镁合金的制备方法，其特征在于，S2所述固溶淬火处理工艺参数为：固溶温度530℃
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540℃，固溶时间6h
‑
14h...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉光，孙连春，史国栋，姜明林，李国锋，赵立民，
申请(专利权)人：大连科天新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：