一種鋁銅鉺合金的製作方法
2023-07-28 15:36:06 1
專利名稱：：一種鋁銅鉺合金的製作方法
技術領域：
：本發明涉及金屬合金
技術領域：
，特別涉及一種含有稀土系元素鉺的，耐腐蝕和鑄造性好的鋁銅鉺合金。
背景技術：
：鋁是銀白色、柔軟的輕金屬，導電、導熱性好，強度比較高，在地殼中蘊藏豐富，僅次於矽而居第二位。鋁是工業中用量僅次於鋼鐵的第三大金屬材料，其用途之廣，遍及人類生活的各個角落。鋁之所以能勝任人類賦予的各種角色，完成各種功能，全賴於鋁及其合金的有效強化。Al-cu系合金由於其組元Cu的固溶強化作用而具有最大強韌化潛力，成為追求高強韌鋁合金的重要基礎合金，A1-cu系合金的切削性能優良，熱處理材料的力學性能高，特別是有較大的伸長率。但高溫強度低，容易發生高溫斷裂及鑄造裂紋。耐腐蝕性比A1-Si和A1-Mg系合金稍差，此系合金的凝固溫度範圍廣，容易產生細的縮孔，屬於比較鑄造比較困難的合金。A卜Si-Cu合金則是在A卜cu系合金添加了矽，雖然提高了合金的鑄造性，但一般耐蝕性稍差，一直制約著其大規模的應用。
發明內容本發明主要目的是解決上述問題，提供一種A1-cu-Er合金，該合金，不但具有銅鋁合金的優勢，而且耐腐蝕，鑄造性好，價格便宜。為了達到上述目的，本發明提供的技術方案是一種Al-Cu-Er合金，該合金中各元素所佔的質量百分比分別是，Cu佔3.55-4.43%,Zn佔0.22~0.28%，Mg佔0.94~1.70%，Er佔0.1~0.19%，其餘為Al和不可避免雜質；該合金製備過程中往鋁中添加的Cu和Zn為Cu-Zn中間合金，佔最終產物總質量3.77-4.71%;合金製備過粒中往鋁中添加的Mg和Er為Mg-Er中間合金，佔最終產物總質量1.04-1.89%的；Mg-Er中間合金為熔鹽共析出電解製備。本發明的工作原理及有益效果文獻表明，稀土在有色金屬及合金中起淨化和調質劑的作用；如有效去除Al中的02和S，大大降低鋁中的氣孔率，提高鋁的耐熱性能、可塑性和鍛壓性，稀土元素在鋁合金中的應用主要有Sc、La、Ce、Y和混合稀土金屬，國外的研究限於含Sc鋁合金的研究，國內的研究早期有，稀土在鑄造A1-Si合金中的變質作用研究，稀土在電工鋁合金中的細化晶粒研究，稀土在建築鋁型材中的應用等。本發明的Al-cu-Er合金，稀土Er對純Al有較顯著的強化效杲，Er的強化效果主要來自於其對鋁合金的晶粒細化作用及在晶內形成均勻分布的細小AhEr相，屬Pm3m空間群(簡立方)，因此稀土Er的添加能很好的提高A1-Cu系合金的耐蝕性能和鑄造性能，其作用機理是由於細化晶粒和在晶體內形成分布均勻的細AhEr相，使合金的鑄造性能提高，同時含Er的MgnAln相和Mg、Al、Cu、Zn、Er組成的複雜金屬間化合物，可使合金的耐腐蝕性能大幅提高；另外，本發明通過添加中間合金的方法，使合金的製備更加簡單，同時，Er的價格比較便宜，大幅降低成本；其中熔鹽共析出電解的Mg-Er中間合金可以使Er在合金配比添加時燒損少，添加量更加準確，效果更好。具體實施例方式實例1:一種Al-Cu-Er合金，該合金中各元素所佔的質量百分比分別是，Cu佔4.43%，Zn佔0.28%，Mg佔1.70%，Er佔0.19%，其餘為Al和不可避免雜質；該合金製備過程中往鋁中添加的Cu和Zn為Cu-Zn中間合金，佔最終產物總質量4.71%;合金製備過程中往鋁中添加的Mg和Er為Mg-Er中間合金，佔最終產物總質量1.89%的。該合金製備採用常規鑄錠冶金法製備Al-Cu-Er合金，首先以純Cu和純Zn為原料，採用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，製備Cu-Zn中間合金，再以Mg-Er中間合金為原料，再採用佔合金總質量4.71%的Cu-Zn中間合金、1.89%的Mg-Er中間合金，其餘為純A1鋁錠，用Csd6除氣精煉，在增鍋電阻爐內熔煉成成分為Al-4.33%Cu-1.70%Mg-0.28%Zn-0.19%Er的合金鑄錠。鑄錠取樣後，經480°C24小時均勻化退火後切頭銑面，透熱(475°C1小時)並熱軋(73%的總壓下量)，冷卻到室溫後經中間退火(475°C1小時)並冷軋(75%的總壓下量)製得2mm厚板材。經過處理，測定其各種性能，列入表l、2。實例2:大部分與實施例1相同，不同之處在於一種Al-Cu-Er合金，該合金中各元素所佔的質量百分比分別是，Cu佔3.55%,Zn佔0.22%,Mg佔0.94%，Er佔0.1%，其餘為Al和不可避免雜質；該合金製備過程中往鋁中添加的Cu和Zn為Cu-Zn中間合金，佔最終產物總質量3.77%;合金製備過程中往鋁中添加的Mg和Er為Mg-Er中間合金，佔最終產物總質量1.04的；Mg-Er中間合金為熔鹽共析出電解製備。採用常規鑄錠冶金法製備煉成成分為A1-3.55%Cu一O.94°/。Mg-0.22%Zn-0.l%Er的合金鑄錠。實例3:大部分與實施例2相同，不同之處在於一種Al-Cu-Er合金，該合金中各元素所佔的質量百分比分別是，Cu佔4%,Zn佔0.24%，Mg佔1.36%,Er佔0.14%，其餘為Al和不可避免雜質；該合金製備過程中往鋁中添加的Cu和為Cu-Zn中間合金，佔最終產物總質量4.24%;合金製備過程中往鋁中添加的Mg和Er為Mg-Er中間合金，佔最終產物總質量1.5%的；煉成成分為Al-4%Cu-1.36%Mg-0.24%Zn-0.14%Er的合金鑄錠。表lAl-Cu-Er合金的應力腐蝕門檻^-^^/腐蝕門檻值樣品as(MPa)實施例1o.i9as實施例20.22(JS實施例30.20CTStableseeoriginaldocumentpage7綜上所述，本發明的Al-cu-Er合金，稀土Er對純Al有較顯著的強化效果，Er的強化效果主要來自於其對鋁合金的晶粒細化作用及在晶內形成均勻分布的細小Al3Er相，屬Pm3m空間群(簡立方)，因此稀土Er的添加能很好的提高Al-Cu系合金的耐蝕性能和鑄造性能，其作用機理是由於細化晶粒和在晶體內形成分布均勻的細AhEr相，使合金的鑄造性能提高，同時含Er的MgnAln相和Mg、Al、Cu、Zn、Er組成的複雜金屬間化合物，可使合金的耐腐蝕性能大幅提高；另外，本發明通過添加中間合金的方法，使合金的製備更加簡單，同時，Er的價格比較便宜，大幅降低成本；其中熔鹽共析出電解的Mg-Er中間合金可以使Er在合金配比添加時燒損少，添加量更加準確，效果更好。雖然本發明利用上述實施例進行了詳細地闡述，但並不是限定本發明，任何本領域的技術人員，應當可作各種的更動與修改，在不脫離本發明的精神和範圍內，應視為本發明的保護範圍。權利要求1、一種Al-Cu-Er合金，其特徵在於該合金中各元素所佔的質量百分比分別是，Cu佔3.55～4.43％，Zn佔0.22～0.28％，Mg佔0.94～1.70％，Er佔0.1～0.19％，其餘為Al和不可避免雜質。2、根據權利要求1所述的A1-Cu-Er合金，其特徵在於所述合金含有的Cu和Zn是在製備過程中以Cu-Zn中間合金添加的，佔最終產物總質量3.77-4.71%;所述合金含有的Mg和Er是在製備過程中以Mg-Er中間合金添加的，佔最終產物總質量1.04-1.89%的。3、根據權利要求2所述的Al-Cu-Er合金，其特徵在於所述Mg-Er中間合金為熔鹽共析出電解製備。全文摘要本發明公開了一種Al-Cu-Er合金，該合金中各元素所佔的質量百分比分別是，Cu佔3.55～4.43％，Zn佔0.22～0.28％，Mg佔0.94～1.70％，Er佔0.1～0.19％，其餘為Al和不可避免雜質；其中，合金含有的Cu和Zn，Mg和Er，是在製備過程中以Cu-Zn、Mg-Er中間合金；該合金，不但具有銅鋁合金的優勢，而且耐腐蝕，鑄造性好，價格便宜；可廣泛應用於航天、航空、交通運輸等領域。文檔編號C22C21/12GK101555562SQ200810103570公開日2009年10月14日申請日期2008年4月8日優先權日2008年4月8日發明者曹琴琴申請人:北京漢潮大成科技孵化器有限公司