一种Al-Cu-Mg-Mn系高强耐热铝合金型材及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种Al-Cu-Mg-Zr系高强耐热铝合金型材及其制造方法，该合金中各元素的质量百分含量为：Cu3.5-4.2%、Mg0.3-0.4%、Zr0.3-0.4%、Mn0.2-0.3%、Mo0.08-0.12%、Ni0.03-0.05%、Ti0.04-0.08、V0.02-0.03%、B0.03-0.04%、Fe0.02-0.03、Ce0.04-0.07%、Er0.03-0.05%、Nd0.05-0.08%，余量为Al。本发明制得的铝合金，不仅强度高，且耐热性好，不易变形，可以较高温度下长期使用。
【专利说明】—种Al-Cu-Mg-Mn系高强耐热铝合金型材及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Al-Cu-Mg-Mn系高强耐热铝合金型材及其制造方法，属于铝合金材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]Al-Cu-Mg系合金因具有中等强度及耐高温性能，该合金主要用于不超过100°C的工作环境，当超过此温度时，由于其强化相发生粗化而使性能显著下降，因此，需要开发一种新的Al-Cu-Mg系高强耐热铝合金以满足更高温度要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种Al-Cu-Mg-Mn系高强耐热铝合金型材的生产工艺，改善合金的高温力学性能。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种Al-Cu-Mg-Zr系高强耐热铝合金型材，其各元素按质量百分比组成为:Cu
3.5-4.2%、Mg 0.3-0.4%、Zr 0.3-0.4%、Mn 0.2-0.3%、Mo 0.08-0.12%、Ni 0.03-0.05%、Ti
0.04-0.08,V 0.02-0.03%,B 0.03-0.04%,Fe 0.02-0.03,Ce 0.04-0.07%,Er 0.03-0.05%、Nd 0.05-0.08%，余量为 Al。
[0005]Al-Cu-Mg-Zr系高强耐热铝合金型材的制造方法:按上述合金成分将配好的炉料投入熔炼炉，加热至740-760°C，待金属全部熔化，搅拌25-35分钟，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为720`-740°C，精炼时间为15-20分钟，精炼完毕后静置20-30分钟，扒渣后开始浇铸，铸造温度为705-715°C，铸造速度为70-80mm/min，冷却水流量为1600-1800 L/min ;将合金铸锭先以80_90°C/h升温至160_180°C，保温3-4小时，再以60-80°C /h升温至310-330°C，保温2-3小时，再以40_50°C /h升温至420_440°C，保温
6-8小时，然后再以35-45°C /h升温至510-530°C，保温10-15小时，最后以200-250°C /h的冷却速度迅速降至室温；然后将铸锭加热至450-470°C，用挤压机挤压成型，挤压速率为6-10m/min ;将挤压成型后的铝合金型材以150_180°C /h升温至530_540°C，保温40-60分钟；再以300-330°C /h降温至160-190°C，保温1_2小时，然后放入0_3°C冰盐水中迅速降至50°C以下；然后将从盐水中取出的铝合金型材先以70-80°C /h升温至160-180°C，保温1-2小时；再以50-60°C /h降温至60-70°C，保温60-70小时，最后以40_50°C /h升温至160-180°C，保温10-15小时，即得本发明铝合金型材。
[0006]所述的精炼剂制备方法如下:a.称取以下重量份的原料:氯化钾5-10、氯化钠8-12、氟化铝5-10、氮化镁8-12、硼化钛4_8、冰晶石10-15、硅灰石4_8、膨润土 3-5 ；b.将上述冰晶石、硅灰石、膨润土粉碎过300-400目筛，混合均匀后，加入2-3%的氮化铝、
0.5-1%的双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、1-2%的纳米碳、1-1.5%的硬脂酸锌，2000-3000rpm高速搅拌10_15min，取出烘干，在1200-1600°C下煅烧2_3h，然后水淬冷却，研碎，待用；c.将其余各原料加热至750-800°C，待其全部熔融后，澄清l_2h，将上面的澄清液倒入水中冷淬，得到破碎的颗粒，研细过200-400目筛，待用；d.将步骤b、c得到的物料混合搅拌即得所述精炼剂。
[0007]本发明的有益效果:
本发明在高Cu/Mg比例的Al-Cu-Mg中加入微量Zr、Mn等元素,使合金析出一种新的时效强化相，可以改善合金的高温力学性能以及热稳定性；本发明多级时效处理时能够改善强化相在晶界的分布，从而提高合金的强度和伸长率。本发明制得的铝合金，不仅强度高，且耐热性好，不易变形，可以较高温度下长期使用。
【具体实施方式】
[0008]一种Al-Cu-Mg-Zr系高强耐热铝合金型材，其各元素按质量百分比组成为:Cu
3.5-4.2%、Mg 0.3-0.4%、Zr 0.3-0.4%、Mn 0.2-0.3%、Mo 0.08-0.12%、Ni 0.03-0.05%、Ti0.04-0.08, V 0.02-0.03%,B 0.03-0.04%,Fe 0.02-0.03,Ce 0.04-0.07%,Er 0.03-0.05%、Nd 0.05-0.08%，余量为 Al。
[0009]Al-Cu-Mg-Zr系高强耐热铝合金型材的制造方法:按上述合金成分将配好的炉料投入熔炼炉，加热至750°C，待金属全部熔化，搅拌30分钟，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为735°C，精炼时间为18分钟，精炼完毕后静置25分钟，扒渣后开始浇铸，铸造温度为710°C，铸造速度为75mm/min，冷却水流量为1750L/min ;将合金铸锭先以85°C /h升温至170°C，保温3小时，再以70°C /h升温至320°C，保温2小时，再以50°C /h升温至430°C，保温7小时，然后再以40°C /h升温至520°C，保温12小时，最后以240°C /h的冷却速度迅速降至室温；然后将铸锭加热至460°C，用挤压机挤压成型，挤压速率为Sm/min ;将挤压成型后的铝合金型材以160°C /h升温至530°C，保温60分钟；再以320°C /h降温至175°C，保温1.5小时，然后放入1°C冰盐水中迅速降至50°C以下；然后将从盐水中取出的铝合金型材先以70°C /`h升温至180°C，保温I小时；再以60°C /h降温至70°C，保温60小时，最后以45°C /h升温至180°C，保温10小时，即得本发明铝合金型材。
[0010]所述的精炼剂制备方法如下:a.称取以下重量(kg)的原料:氯化钾8、氯化钠10、氟化铝6、氮化镁10、硼化钛6、冰晶石12、硅灰石6、膨润土 4 ；b.将上述冰晶石、硅灰石、膨润土粉碎过300目筛，混合均匀后，加入2%的氮化铝、0.6%的双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、1%的纳米碳、1%的硬脂酸锌，2000rpm高速搅拌15min，取出烘干，在1350°C下煅烧2h，然后水淬冷却，研碎，待用；c.将其余各原料加热至780°C，待其全部熔融后，澄清lh，将上面的澄清液倒入水中冷淬，得到破碎的颗粒，研细过300目筛，待用；d.将步骤b、c得到的物料混合搅拌即得所述精炼剂。
[0011]经检验力学性能为:抗拉强度589Mpa，屈服强度为465Mpa，伸长率为13.2%。
【权利要求】
1.一种Al-Cu-Mg-Zr系高强耐热铝合金型材，其特征在于:其各元素按质量百分比组成为:Cu 3.5-4.2%、Mg 0.3-0.4%、Zr 0.3-0.4%、Mn 0.2-0.3%、Mo 0.08-0.12%、Ni0.03-0.05%,Ti 0.04-0.08,V 0.02-0.03%,B 0.03-0.04%,Fe 0.02-0.03,Ce 0.04-0.07%、Er 0.03-0.05%、Nd 0.05-0.08%,余量为 Al。
2.如权利要求1所述的Al-Cu-Mg-Zr系高强耐热铝合金型材的制造方法，其特征在于:按上述合金成分将配好的炉料投入熔炼炉，加热至740-760°C，待金属全部熔化，搅拌25-35分钟，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为720-740°C，精炼时间为15-20分钟，精炼完毕后静置20-30分钟，扒渣后开始浇铸，铸造温度为705-715°C，铸造速度为70-80mm/min，冷却水流量为1600-1800 L/min ;将合金铸锭先以80_90°C /h升温至160-180°C，保温3-4小时，再以60-80°C /h升温至310_330°C，保温2_3小时，再以40-50°C /h升温至420-440°C，保温6-8小时，然后再以35-45°C /h升温至510_530°C，保温10-15小时，最后以200-250 °C /h的冷却速度迅速降至室温；然后将铸锭加热至450-470°C，用挤压机挤压成型，挤压速率为6-10m/min ;将挤压成型后的铝合金型材以150-1800C /h 升温至 530-540°C，保温 40-60 分钟；再以 300-330°C /h 降温至 160-190。。，保温1-2小时，然后放入0-3°C冰盐水中迅速降至50°C以下；然后将从盐水中取出的铝合金型材先以70-800C /h 升温至160-180°C，保温1-2小时；再以50-60°C /h降温至60-70。。，保温60-70小时，最后以40-50°C /h升温至160-180°C，保温10-15小时，即得本发明铝合金型材。
【文档编号】C22C21/16GK103484739SQ201310348509
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】徐兴洪 申请人:安徽盛达前亮铝业有限公司