專利名稱：高強韌和低熱裂傾向的鑄造鋁基合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)，具體是指一種高強韌和低熱裂傾向的鑄造鋁基合金材料。
鑄造鋁基合金材料具有密度小、比強度高的特點，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、機械等行業(yè)。機械零件的輕量化發(fā)展趨勢對鑄造鋁基合金的要求是，既要有高的強度和塑性，又要有低的熱裂傾向。
現(xiàn)有的鑄造鋁基合金存在著強度和熱裂傾向的矛盾。一部分合金的強度高、塑性也比較好，但熱裂傾向很大。如國標(biāo)ZAlCu5MnCdVA，含有Cu、Mn、Ti、B、Cd、Zr、V等合金元素，抗拉強度可達到500Mpa，但熱裂環(huán)寬度為37.5mm(澆注溫度730℃)，鑄造過程很容易產(chǎn)生裂紋。法國牌號A-U5GT含有Cu、Mg、Ti等合金元素，抗拉強度345--385Mpa，伸長率5.5--11％，熱裂環(huán)寬度為30mm。另一部分合金，如鋁硅系鑄造合金，它們的熱裂傾向小，但它們的強度和塑性均較差。如美國牌號A356，抗拉強度為190--290Mpa，伸長率為2--5％。國外有專利牌號KO-1，含有Cu、Mg、Mn、Ti、Ag等合金元素，強度和塑性均較好，抗拉強度為385--460Mpa，伸長率為4.0--9.0％，但含有0.4--1.0％的銀，成本太高。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，根據(jù)航天、航空等領(lǐng)域?qū)C械零件的要求，提供一種高強韌和低熱裂傾向的鑄造鋁基合金材料，既有高的強度和塑性，又有低的熱裂傾向。
本發(fā)明的高強韌和低熱裂傾向的鑄造鋁基合金材料成分如下(重量百分比)Cu4.0～6.0％Mn0.2～0.8％Mg0.2～0.8％Ti0.1～0.5％B 0.01～0.10％Zr0.05～0.50％V 0.05～0.50％Sc0.005～0.10％其余為鋁和不可避免的微量雜質(zhì)。
本發(fā)明的合金材料可以用現(xiàn)有的普通熔煉技術(shù)生產(chǎn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明的合金材料強度高、塑性好，同時熱裂傾向低。本發(fā)明的合金材料的力學(xué)性能為抗拉強度≥420Mpa，伸長率≥12％。本發(fā)明的合金材料的熱裂傾向為澆注溫度730℃時熱裂環(huán)寬度17.5～20mm。與強韌性類似的牌號合金相比，熱裂傾向小約50％；與熱裂傾向相似的牌號合金相比，強度和塑性均提高30％以上。
2、本發(fā)明的合金材料價格較低。本發(fā)明的合金材料的成本比美國專利牌號KO-1低50％以上；與常規(guī)的高強度鑄造鋁銅合金相當(dāng)。
通過如下實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例一步驟一配料用量如下成分規(guī)格 質(zhì)量百分比用量純鋁錠 A0073.9％鋁銅合金50％Cu 11.0％鋁錳合金10％Mn 3.0％純鎂錠 0.3％鋁鋯合金4％Zr 3.3％鋁釩合金4％V 3.3％鋁鈦硼合金 5％Ti，1％B5.0％鋁鈧合金3％Sc 0.2％第二步熔煉合金在石墨坩堝電阻爐中熔煉。鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁釩合金與純鋁同時室溫裝爐；720℃加鋁銅合金；740℃加鋁鈦硼合金后攪拌3min。730～740℃精煉除氣(精煉劑為商品精煉劑)，靜置8min，除渣，加少量覆蓋劑，加純鎂錠和鋁鈧合金，靜置5min，攪拌均勻后在730℃澆注。
通過上述步驟獲得的合金材料含有Al 93.2％(質(zhì)量)，Cu 5.5％(質(zhì)量)，Mn 0.3％(質(zhì)量)，Mg 0.3％(質(zhì)量)，Ti 0.25％(質(zhì)量)，B 0.05％(質(zhì)量)，Zr 0.13％(質(zhì)量)，V 0.13％(質(zhì)量)，Sc 0.005％(質(zhì)量)，雜質(zhì)0.1％(質(zhì)量)。合金材料的抗拉強度為425Mpa，伸長率為13.9％，熱裂環(huán)寬度為20mm。
實施例二步驟一配料用量如下成分 規(guī)格質(zhì)量百分比用量純鋁錠A0068.3％
鋁銅合金50％Cu 12.0％鋁錳合金10％Mn 2.0％純鎂錠 0.2％鋁鋯合金4％Zr 1.3％鋁釩合金4％V 12.5％鋁鈦硼合金 5％Ti，1％B2.0％鋁鈧合金3％Sc 1.7％第二步熔煉合金在石墨坩堝電阻爐中熔煉。鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁釩合金與純鋁同時室溫裝爐；720℃加鋁銅合金；740℃加鋁鈦硼合金后攪拌3min。730～740℃精煉除氣(精煉劑為商品精煉劑)，靜置8min，除渣，加少量覆蓋劑，加純鎂錠和鋁鈧合金，靜置5min，攪拌均勻后在730℃澆注。
通過上述步驟獲得的合金材料含有Al 92.9％(質(zhì)量)，Cu 6.0％(質(zhì)量)，Mn 0.2％(質(zhì)量)，Mg 0.2％(質(zhì)量)，Ti 0.1％(質(zhì)量)，B 0.01％(質(zhì)量)，Zr 0.05％(質(zhì)量)，V 0.50％(質(zhì)量)，Sc 0.05％(質(zhì)量)，雜質(zhì)0.1％(質(zhì)量)。合金材料的抗拉強度為428Mpa，伸長率為12.5％，熱裂環(huán)寬度為17.5mm。
實施例三步驟一配料用量如下成分規(guī)格質(zhì)量百分比用量純鋁錠 A00 56.1％鋁銅合金50％Cu 8％鋁錳合金10％Mn 8％
純鎂錠 0.8％鋁鋯合金 4％Zr 12.5％鋁釩合金 4％V 1.3％鋁鈦硼合金5％Ti，1％B10％鋁鈧合金 3％Sc 3.3％第二步熔煉合金在石墨坩堝電阻爐中熔煉。鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁釩合金與純鋁同時室溫裝爐；720℃加鋁銅合金；740℃加鋁鈦硼合金后攪拌3min。730～740℃精煉除氣(精煉劑為商品精煉劑)，靜置8min，除渣，加少量覆蓋劑，加純鎂錠和鋁鈧合金，靜置5min，攪拌均勻后在730℃澆注。
通過上述步驟獲得的合金材料含有Al 93.0％(質(zhì)量)，Cu 4.0％(質(zhì)量)，Mn 0.8％(質(zhì)量)，Mg 0.8％(質(zhì)量)，Ti 0.50％(質(zhì)量)，B 0.10％(質(zhì)量)，Zr 0.50％(質(zhì)量)，V 0.05％(質(zhì)量)，Sc 0.10％(質(zhì)量)，雜質(zhì)0.1％(質(zhì)量)。合金材料的抗拉強度為420Mpa，伸長率為12.8％，熱裂環(huán)寬度為17.5mm。
權(quán)利要求
1.一種高強韌和低熱裂傾向的鑄造鋁基合金材料，其特征在于其成分及其質(zhì)量百分比含量如下Cu4.0～6.0％Mn0.2～0.8％Mg0.2～0.8％Ti0.1～0.5％B: 0.01～0.10％Zr0.05～0.50％V 0.05～0.50％Sc0.005～0.10％其余為鋁和不可避免的微量雜質(zhì)。
全文摘要
一種高強韌和低熱裂傾向的鑄造鋁基合金材料,其成分及其質(zhì)量百分比含量為:4.0～6.0%的Cu,0.2～0.8%的Mn,0.2～0.8%的Mg,0.1～0.5%的Ti,0.01～0.10%的B,0.05～0.50%的Zr,0.05～0.50%的V,0.05～0.30%的Sc,其余為鋁和不可避免的微量雜質(zhì),這種合金材料具有強度高、塑性好、熱裂傾向小、成本較低等優(yōu)點。
文檔編號C22C21/12GK1332260SQ0112765
公開日2002年1月23日 申請日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者李元元, 郭國文, 張衛(wèi)文, 羅宗強, 夏偉 申請人:華南理工大學(xué)