專利名稱：含稀土鈰的高強度鑄造耐熱鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金，涉及一種含稀土鈰的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金。屬于鑄造鋁合金材料。
背景技術(shù)：
鋁銅系鑄造鋁合金是一種可熱處理強化型合金，由于其較好的時效硬化能力和熱穩(wěn)定性，被用作高溫結(jié)構(gòu)材料。屬于這類鋁合金的有，我國的ZL201，其主要化學(xué)成份為Cu4.5％～5.3％，Mn0.6％～1.0％，Ti0.15％～0.35％，其余為Al，其室溫抗拉強度σb為363MPa，300℃時σb為118MPa；美國的242.0鑄造鋁合金，其典型化學(xué)成份為Cu3.5％～4.5％，Mg1.2％～1.8％，Ni1.7％～2.3％，其余為Al，其室溫抗拉強度σb為275MPa，300℃時σb為55MPa。因這兩種合金的的室溫及高溫強度相對比較低，主要用于不超過150℃的工作環(huán)境中。為此有必要進一步提高其力學(xué)性能，使合金具有較好的室溫和高溫抗拉強度。目前尚沒有利用稀土鈰合金化技術(shù)促進鋁銅鎂銀系鑄造鋁合金組織轉(zhuǎn)變和提高其耐熱性能的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)中不足和缺陷，提供一種稀土鈰合金化的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金，使其通過稀土鈰合金化，來細(xì)化合金晶粒度，細(xì)化時效析出相的尺寸，提高析出相的熱穩(wěn)定性，來提高鑄造合金的總體強度和高溫耐熱性能，使合金的性能超過傳統(tǒng)的ZL201與242.0合金。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明鋁銅鎂銀系合金具體成分及其重量百分比為Cu4～8，Mg0.4～1.0，Ag0.3～1.0，Mn0.3～0.6，Zr0.05 ～0.30，Ce0.05～0.50，余量為Al。
本發(fā)明鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金在現(xiàn)有的鋁銅鎂銀系合金(Cu4～8，Mg0.4～1.0，Ag0.3～1.0，Mn0.3～0.6，Zr0.05～0.30，余量為Al)配料中，添加0.05～0.50Ce，然后采用真空冶金熔煉，金屬型澆注，鑄錠經(jīng)過均勻化處理，再經(jīng)過固溶淬火后，進行人工時效處理。
本發(fā)明的最佳實施例如下
添加0.25％的Ce形成的最佳實例的組份及其重量百分比為5.30％Cu，0.70％Mg，0.80％Ag，0.60％Mn，0.15％Zr，0.25％Ce，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫-450MPa，300□-220Mpa，延伸率δ至少為5.5％。
添加0.50％的Ce形成的銅鎂銀系合金，其組份及其重量百分比為5.0％Cu-0.60％Mg-0.60％Ag-0.50％Mn-0.20％Zr-0.50％Ce，其余為Al。合金的抗拉強度σb至少為室溫-430MPa，300℃-200Mpa，延伸率δ至少為5.0％。
添加0.05％的Ce形成的最佳實例的組份及其重量百分比為5.15％Cu，0.50％Mg，0.50％Ag，0.40％Mn，0.20％Zr，0.05％Ce，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫-350MPa，300□-170Mpa，延伸率δ至少為5.0％。
本發(fā)明具有顯著效果，本發(fā)明在現(xiàn)有的鋁銅鎂銀系合金中添加少量稀土鈰，利用稀土鈰的作用使鋁銅鎂銀系合金的原始鑄態(tài)組織得到細(xì)化。得到細(xì)化的鑄態(tài)合金通過進一步的固溶時效處理，以獲得較好的組織，提高了鑄造合金的總體強度和高溫耐熱性能，使其性能處于最佳狀態(tài)。
具體實施例方式
結(jié)合本發(fā)明的方法提供以下實施例本發(fā)明的的實施例是在鋁銅鎂銀合金(Cu4～8，Mg0.4～1.0，Ag0.3～1.0，Mn0.3～0.6，Zr0.05～0.30，Ce0.05～0.50，余量為Al)配料中添加不同含量的稀土鈰，設(shè)計了三種合金，其成份不同于ZL201與242.0合金(如表1和2所示)。合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護，金屬型澆注，鑄錠經(jīng)過均勻化處理，再經(jīng)過固溶淬火后，進行時效處理。室溫和高溫抗拉強度明顯高于ZL201與242.0合金(如表3和4所示)。具體實施例說明如下實施例1在鋁銅鎂銀合金配料中添加0.05％Ce，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護，金屬型澆注，鑄錠經(jīng)過510℃均勻化處理，再經(jīng)過530℃固溶淬火后，在210℃進行時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.15％Cu-0.50％Mg-0.50％Ag-0.40％Mn-0.20％Zr-0.05％Ce，其余為Al。
實施例2在鋁銅鎂銀合金配料中添加0.25％Ce，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護，金屬型澆注，鑄錠經(jīng)過480℃均勻化處理，再在520℃進行固溶淬火，并在190℃進行時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.30％Cu-0.70％Mg-0.80％Ag-0.60％Mn-0.15％Zr-0.25％Ce，其余為Al。
實施例3在鋁銅鎂銀合金配料中添加0.50％Ce，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護，金屬型澆注，鑄錠經(jīng)過500℃均勻化處理，在420℃，采用熱擠壓，擠壓成棒材，經(jīng)過525℃固溶淬火后，在160℃進行時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.0％Cu-0.60％Mg-0.60％Ag-0.50％Mn-0.20％Zr-0.50％Ce，其余為Al。
表1發(fā)明合金的主要化學(xué)成份(重量百分比)

表2對比合金的主要化學(xué)成份(重量百分比)

表3本發(fā)明合金的拉伸性能

表4對比合金的拉伸性能

權(quán)利要求
1.一種含稀土鈰的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金，其特征在于，具體成分及其重量百分比為Cu4～8，Mg0.4～1.0，Ag0.3～1.0，Mn0.3～0.6，Zr0.05～0.30，Ce0.05～0.50，余量為Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含稀土鈰的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金，其特征是，添加0.05％的Ce形成的最佳實例的組份及其重量百分比為5.15％Cu，0.50％Mg，0.50％Ag，0.40％Mn，0.20％Zr，0.05％Ce，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫-350MPa，300□-170Mpa，延伸率δ至少為5.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含稀土鈰的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金，其特征是，添加0.25％的Ce形成的最佳實例的組份及其重量百分比為5.30％Cu，0.70％Mg，0.80％Ag，0.60％Mn，0.15％Zr，0.25％Ce，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫-450MPa，300□-220Mpa，延伸率δ至少為5.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含稀土鈰的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金，其特征是，添加0.50％的Ce形成的最佳實施例的組份及其重量百分比為5.0％Cu，0.60％Mg，0.60％Ag，0.50％Mn，0.20％Zr，0.50％Ce，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫-430MPa，300□-200Mpa，延伸率δ至少為5.0％。
全文摘要
一種含稀土鈰的鋁銅鎂銀系高強度鑄造耐熱鋁合金。屬于鑄造鋁合金材料。本發(fā)明具體成分及其重量百分比為Cu4～8，Mg0.4～1.0，Ag0.3～1.0，Mn0.3～0.6，Zr0.0～0.30，Ce0.05～0.50，余量為Al。本發(fā)明的方法與現(xiàn)有Al－Cu系鑄鋁合金制備方法相比，改善了鑄造性能，大幅度地提高了高溫機械性能。
文檔編號C22C21/12GK1556235SQ20031010985
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者王健農(nóng), 肖代紅, 丁冬雁 申請人:上海交通大學(xué)