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CN1219094C - 含稀土铈的高强度铸造耐热铝合金 - Google Patents

含稀土铈的高强度铸造耐热铝合金 Download PDF

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CN1219094C CN 200310109852 CN200310109852A CN1219094C CN 1219094 C CN1219094 C CN 1219094C CN 200310109852 CN200310109852 CN 200310109852 CN 200310109852 A CN200310109852 A CN 200310109852A CN 1219094 C CN1219094 C CN 1219094C
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Abstract

一种含稀土铈的铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金。属于铸造铝合金材料。本发明具体成分及其重量百分比为：Cu：4～8，Mg：0.4～1.0，Ag：0.3～1.0，Mn：0.3～0.6，Zr：0.0～0.30，Ce：0.05～0.50，余量为Al。本发明的方法与现有Al-Cu系铸铝合金制备方法相比，改善了铸造性能，大幅度地提高了高温机械性能。

Description

含稀土铈的高强度铸造耐热铝合金
技术领域
本发明涉及一种铝铜镁银系铸造耐热铝合金，涉及一种含稀土铈的铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金。属于铸造铝合金材料。
背景技术
铝铜系铸造铝合金是一种可热处理强化型合金，由于其较好的时效硬化能力和热稳定性，被用作高温结构材料。属于这类铝合金的有，我国的ZL201，其主要化学成份为：Cu 4.5％～5.3％，Mn 0.6％～1.0％，Ti 0.15％～0.35％，其余为Al，其室温抗拉强度σb为363MPa，300℃时σb为118MPa；美国的242.0铸造铝合金，其典型化学成份为Cu 3.5％～4.5％，Mg 1.2％～1.8％，Ni 1.7％～2.3％，其余为Al，其室温抗拉强度σb为275MPa，300℃时σb为55MPa。因这两种合金的的室温及高温强度相对比较低，主要用于不超过150℃的工作环境中。为此有必要进一步提高其力学性能，使合金具有较好的室温和高温抗拉强度。目前尚没有利用稀土铈合金化技术促进铝铜镁银系铸造铝合金组织转变和提高其耐热性能的文献报道。
发明内容
本发明的目的针对现有技术中不足和缺陷，提供一种稀土铈合金化的铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金，使其通过稀土铈合金化，来细化合金晶粒度，细化时效析出相的尺寸，提高析出相的热稳定性，来提高铸造合金的总体强度和高温耐热性能，使合金的性能超过传统的ZL201与242.0合金。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明铝铜镁银系合金具体成分及其重量百分比为：Cu：4～8，Mg：0.4～1.0，Ag：0.3～1.0，Mn：0.3～0.6，Zr：0.05～0.30，Ce：0.05～0.50，余量为Al。
本发明铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金在现有的铝铜镁银系合金(Cu：4～8，Mg：0.4～1.0，Ag：0.3～1.0，Mn：0.3～0.6，Zr：0.05～0.30，余量为Al)配料中，添加0.05～0.50Ce，然后采用真空冶金熔炼，金属型浇注，铸锭经过均匀化处理，再经过固溶淬火后，进行人工时效处理。
本发明的最佳实施例如下：
添加0.25％的Ce形成的最佳实例的组份及其重量百分比为：5.30％Cu，0.70％Mg，0.80％Ag，0.60％Mn，0.15％Zr，0.25％Ce，其余为Al，合金的抗拉强度σb至少为：室温-450MPa，300℃-220Mpa，延伸率δ至少为5.5％。
添加0.50％的Ce形成的铜镁银系合金，其组份及其重量百分比为：5.0％Cu-0.60％Mg-0.60％Ag-0.50％Mn-0.20％Zr-0.50％Ce，其余为Al。合金的抗拉强度σb至少为：室温-430MPa，300℃-200Mpa，延伸率δ至少为5.0％。
添加0.05％的Ce形成的最佳实例的组份及其重量百分比为：5.15％Cu，0.50％Mg，0.50％Ag，0.40％Mn，0.20％Zr，0.05％Ce，其余为Al，合金的抗拉强度σb至少为：室温-350MPa，300℃-170Mpa，延伸率δ至少为5.0％。
本发明具有显著效果，本发明在现有的铝铜镁银系合金中添加少量稀土铈，利用稀土铈的作用使铝铜镁银系合金的原始铸态组织得到细化。得到细化的铸态合金通过进一步的固溶时效处理，以获得较好的组织，提高了铸造合金的总体强度和高温耐热性能，使其性能处于最佳状态。
具体实施方式
结合本发明的方法提供以下实施例：
本发明的的实施例是在铝铜镁银合金(Cu：4～8，Mg：0.4～1.0，Ag：0.3～1.0，Mn：0.3～0.6，Zr：0.05～0.30，Ce：0.05～0.50，余量为Al)配料中添加不同含量的稀土铈，设计了三种合金，其成份不同于ZL201与242.0合金(如表1和2所示)。合金采用真空冶金熔炼，氩气保护，金属型浇注，铸锭经过均匀化处理，再经过固溶淬火后，进行时效处理。室温和高温抗拉强度明显高于ZL201与242.0合金(如表3和4所示)。具体实施例说明如下：
实施例1：
在铝铜镁银合金配料中添加0.05％Ce，合金采用真空冶金熔炼，氩气保护，金属型浇注，铸锭经过510℃均匀化处理，再经过530℃固溶淬火后，在210℃进行时效处理。合金的组份及其重量百分比为5.15％Cu-0.50％Mg-0.50％Ag-0.40％Mn-0.20％Zr-0.05％Ce，其余为Al。
实施例2：
在铝铜镁银合金配料中添加0.25％Ce，合金采用真空冶金熔炼，氩气保护，金属型浇注，铸锭经过480℃均匀化处理，再在520℃进行固溶淬火，并在190℃进行时效处理。合金的组份及其重量百分比为5.30％Cu-0.70％Mg-0.80％Ag-0.60％Mn-0.15％Zr-0.25％Ce，其余为Al。
实施例3：
在铝铜镁银合金配料中添加0.50％Ce，合金采用真空冶金熔炼，氩气保护，金属型浇注，铸锭经过500℃均匀化处理，在420℃，采用热挤压，挤压成棒材，经过525℃固溶淬火后，在160℃进行时效处理。合金的组份及其重量百分比为5.0％Cu-0.60％Mg-0.60％Ag-0.50％Mn-0.20％Zr-0.50％Ce，其余为Al。
                   表1 发明合金的主要化学成份(重量百分比)
  合金   Cu   Mg   Ag   Mn   Zr   Ce   Al
  实施例1   5.15   0.50   0.50   0.40   0.20   0.05   余量
  实施例2   5.30   0.70   0.80   0.60   0.15   0.25   余量
  实施例3   5.00   0.60   0.60   0.50   0.20   0.50   余量
                   表2 对比合金的主要化学成份(重量百分比)
 合金  Cu  Mn  Mg  Ni  Ti   Al
 ZL201  4.5～5.3  0.6～1.0  0.15～0.35   余量
 242.0  3.5～4.5  1.2～1.8  1.7～2.3   余量
              表3 本发明合金的拉伸性能
  合金   测试温度，℃       拉伸性能
 σb，MPa    δ，％
  实施例1     25     354     5.0
    300     170     13.0
  实施例2     25     450     6.0
    300     220     10.5
  实施例3     25     430     5.5
    300     210     9.2
           表4 对比合金的拉伸性能
合金 测试温度，℃       拉伸性能
  σb，MPa     δ，％
ZL201     24     363     5
    300     118     7.0
242.0     24     275     1.0
    300     55     35.0

Claims (4)

1、一种含稀土铈的铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金，其特征在于，具体成分及其重量百分比为：Cu：4～8，Mg：0.4～1.0，Ag：0.3～1.0，Mn：0.3～0.6，Zr：0.05～0.30，Ce：0.05～0.50，余量为Al。
2、根据权利要求1所述的含稀土铈的铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金，其特征是，添加0.05％的Ce形成的最佳实例的组份及其重量百分比为：5.15％Cu，0.50％Mg，0.50％Ag，0.40％Mn，0.20％Zr，0.05％Ce，其余为Al，合金的抗拉强度σb至少为：室温-350MPa，300℃-170Mpa，延伸率δ至少为5.0％。
3、根据权利要求1所述的含稀土铈的铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金，其特征是，添加0.25％的Ce形成的最佳实例的组份及其重量百分比为：5.30％Cu，0.70％Mg，0.80％Ag，0.60％Mn，0.15％Zr，0.25％Ce，其余为Al，合金的抗拉强度σb至少为：室温-450MPa，300℃-220Mpa，延伸率δ至少为5.5％。
4、根据权利要求1所述的含稀土铈的铝铜镁银系高强度铸造耐热铝合金，其特征是，添加0.50％的Ce形成的最佳实施例的组份及其重量百分比为：5.0％Cu，0.60％Mg，0.60％Ag，0.50％Mn，0.20％Zr，0.50％Ce，其余为Al，合金的抗拉强度σb至少为：室温-430MPa，300℃-200Mpa，延伸率δ至少为5.0％。
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