一種Co-RE鋁合金材料的製作方法
2023-05-17 02:23:51
專利名稱：一種Co-RE鋁合金材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁合金材料，特別涉及一種高強耐熱鋁合金材料。
背景技術：
隨著國民經濟和國防現代化建設的發展，鋁合金作為輕質材料在各個領域中的應用範圍越來越廣，特別是在航空航天、船艦、石油化工、交通運輸、電力、電子、建築等領域，對鋁合金材料具有高強耐熱性能的需求越來越迫切。世界上鋁合金主要有Al-Cu、Al-Si,Al-Mg等幾個系列，其中Al-Cu系合金由於具有密度小、比強度高等特點，同時還具有良好的切削加工性能和耐熱性能，主要用作承受較大載荷的結構件和耐熱零件。以上幾種系列的合金中，大部分的強度都低於400MPa，在250°C以上的高溫條件下，瞬時強度一般都低於200Mpa，持久強度低於lOOMPa。 其中Al-Cu系中的幾個牌號的鋁合金強度大於400MPa，但該系合金的鑄造性能差。已公開的文獻「Sc在鋁合金中的微合金化作用機理」中，描述了微量Sc在鋁銅系合金中的作用，Sc具有固溶-沉澱強化、彌散強化及晶界強化作用，可抑制高強度鋁銅合金的熱裂傾向的作用，提高鋁合金的耐腐蝕性能；但將鈧加入熱處理可強化的鋁銅合金中，在臨界成分下生成W相，對合金的綜合性能有損害作用，且鈧屬於貴重金屬，Al-Cu-Sc系鋁合金製造成本聞。目前研製的幾種2XXX系鋁合金材料中，添加了多種微合金化元素及稀土元素，微合金化元素如Mn、Zr、Cd、Ti、Cr等，此種鋁合金具有較高的抗拉強度和延伸率，但此類鋁合金存在的缺陷為鋁合金材料的熱裂傾向大，鑄造性能差。由此，研製出一種具有高強耐熱、熱裂傾向小、延伸率高、成本低等特點的鋁合金材料具有十分重要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種Co-RE鋁合金材料，該鋁合金材料具有強度高，耐熱性好，熱裂傾向小、延伸率高、成本低的特點。本發明的技術方案是Co-RE鋁合金材料的成分及重量百分比如下Cu 4. 5-5. 8% ；Mn :0. 9-1. 4% ；Cd :0. 05-0. 1% ；Ti :0. 2-0. 3% ；B :0. 12-0. 14% ；
Zr 0. 05-0. 2% ；Co :0. 65-0. 75% ;稀土元素 RE :1. 2-3. 0% ;其餘為 Al。進一步地,所述稀土元素RE包括La、Ce、Pr、Nd、Er和Y中的一種或一種以上的混合稀土元素。進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu :6. 2-6. 5%；Mn :0. 6-0. 65%；Cd O. 15-0. 18% ；Ti 0. 42-0. 45% ；B :0. 16-0. 18% ；Zr :0. 3-0. 4% ；Co :0. 85-0. 9% ;稀土元素RE 3. 2-3. 8% ;其餘為 Al。進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu :6. 5-6. 9%；Mn :0. 65-0. 7%；Cd O. 18-0. O. 2% ；Ti 0. 45-0. 48% ；B :0. 18-0. 19% ；Zr :0. 35-0. 42% ；Co :0. 86-0. 88% ;稀土元素RE 4. 2-4. 5% ;其餘為Al。進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu :6. 4-6. 7%；Mn :0. 7-0. 75%；Cd O. 16-0. 19% ；Ti 0. 44-0. 46% ；B :0. 17-0. 19% ；Zr :0. 42-0. 45% ；Co :0. 9-0. 95% ;稀土元素 RE 3. 8-4. 2% ;其餘為 Al。本發明提供的Co-RE鋁合金材料，以Cu、Mn、稀土元素為主要的合金元素，以Cd、Ti、B、Zr、Co為多元微合金元素，具有以下優點I、高強耐熱性本發明鋁合金材料選用Cu的範圍為I. 5-3. 5%，稀土元素的範圍為O. 4-0.9%，稀土元素化學性質比較活潑，可以和許多元素形成金屬間化合物，具有很高的熱穩定性；Cu和稀土素成比例加入，以補償形成稀土化合物而造成的基體溶質元素的貧乏，從而在不降低常溫強度的條件下，改善合金的高溫性能；同時添加一定比例的與稀土元素形成穩定的、難熔金屬化合物的Mn、Zr、Co元素，進一步提高合金的再結晶溫度、細化再 結晶晶粒的作用，使鋁合金基體和晶界同時得到強化，Co具有阻礙晶粒錯位，阻止晶粒滑移的作用，從而具有優良的高溫和常溫綜合機械性能。2、減少熱裂傾向合金中Cu含量大，形成富Cu相，富Cu相作為高熔點細晶彌散相以金屬化合物形態彌散分布於晶界，在熔體結晶時有效抵消了晶粒內富Cu溶質因過飽和度急劇升高而形成的向晶界擴散的強烈傾向，從而減緩了結晶時的結構應力，減少了鋁合金材料的熱裂傾向，使鋁合金鑄造性能好。3、延伸率高合金材料中加入了 Cd、Ti、B、Zr、Co微合金元素，晶界上富Cu相與微合金元素的多種彌散相，都具有細化晶粒的作用；稀土元素集中分布在晶界面上，阻礙晶界移動，使形成臨界尺寸晶核的形核功減少，結晶核數量增加，從而使晶粒細化，提高延伸率，加工性能良好。4、製造成本低本發明所述鋁合金材料不添加貴重金屬元素，鋁合金的製造成本低。本發明所述的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，室溫條件下抗拉強度為510_545MPa，在250°C的高溫條件下的強度大於300MPa，在300°C的條件下，高溫抗拉強度大於200MPa ；延伸率為5-7%。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明技術方案做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。合金材料的組分及含量(質量g)如下(總重量以IOOOg計)實施例I
權利要求
1.一種Co-RE鋁合金材料，其特徵是其成分及重量百分比如下 Cu 6. 2-6. 9 % ；Mn :0. 6-0. 75 % ；Cd :0. 15-0. 2 % ；Ti :0. 42-0. 48 % ；B :0. 16-0. 19 % ；Zr 0. 3-0. 45% ；Co :0. 85-0. 95% ;稀土元素 RE :3. 2-4. 5% ;其餘為 Al。
2.根據權利要求I所述的Co-RE鋁合金材料，其特徵是，所述稀土元素RE包括La、Ce、Pr、Nd、Er和Y中的一種或一種以上的混合稀土元素。
3.根據權利要求I所述的Co-RE鋁合金材料，其特徵是，所述鋁合金材料的成分及其含量為 Cu 6. 2-6. 5% ；Mn :0. 6-0. 65% ；Cd :0. 15-0. 18% ；Ti :0. 42-0. 45% ；B :0. 16-0. 18% ；Zr 0. 3-0. 4% ；Co :0. 85-0. 9% ;稀土元素 RE :3. 2-3. 8% ;其餘為 Al。
4.根據權利要求I所述的Co-RE鋁合金材料，其特徵是，所述鋁合金材料的成分及其含量為 Cu 6. 5-6. 9% ；Mn :0. 65-0. 7% ；Cd :0. 18-0. O. 2% ；Ti :0. 45-0. 48% ；B :0. 18-0. 19% ；Zr 0. 35-0. 42% ；Co :0. 86-0. 88% ;稀土元素 RE :4. 2-4. 5% ;其餘為 Al。
5.根據權利要求I所述的Co-RE鋁合金材料，其特徵是，所述鋁合金材料的成分及其含量為 Cu 6. 4-6. 7% ；Mn :0. 7-0. 75% ；Cd :0. 16-0. 19% ；Ti :0. 44-0. 46% ；B :0. 17-0. 19% ；Zr 0. 42-0. 45% ；Co :0. 9-0. 95% ;稀土元素 RE :3. 8-4. 2% ;其餘為 Al。
全文摘要
本發明公開了一種Co-RE鋁合金材料，其成分及重量百分比為Cu6.2-6.9％；Mn0.6-0.75％；Cd0.15-0.2％；Ti0.42-0.48％；B0.16-0.19％；Zr0.3-0.45％；Co0.85-0.95％；稀土元素RE3.2-4.5％；其餘為Al。本發明所述Co-RE鋁合金材料具有強度高，耐熱性好，熱裂傾向小、延伸率高、成本低的特點。
文檔編號C22C21/12GK102828082SQ201110159399
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優先權日2011年6月14日
發明者李瑞師 申請人:湖南創元新材料有限公司