一种耐热稀土铝合金材料的制作方法

1.本发明属于有色金属生产技术领域，更具体的说是涉及一种耐热稀土铝合金材料。


背景技术：

2.活塞被称为发动机的心脏，最早的发动机活塞都是铸铁的，从1991年开始人们逐渐开始大量应用铝合金活塞，主要得益其轻质、高热传导性能及低膨胀系数的特性。目前，在各式开发的铝合金活塞用材中，zl109铝合金以其良好的工艺性能、低的热膨胀系数和良好的耐磨性及体积稳定性被广泛应用于发动机活塞材料，像cummins、renault、玉柴等发动机厂均采用该材料。但该材料存在一定的局限性，耐热性能较差，使用温度超过200℃后强度大幅下降，难以满足大功率发动机的使用要求，因此迫切需要一种针对高温条件下使用的耐热铝合金材料，来满足日益增长的大功率发动机的需求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种耐热稀土铝合金材料，合金耐热性能较高，合金成本较低，适于工业化应用。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种耐热稀土铝合金材料，按质量百分比计算，包括以下组分：si：10％-13％，fe：2.0％-2.5％；mg：0.5％-1.5％；mn：0.5％-0.9％；cu：1.2％-1.5％；ni：0.2％-0.5％；re1：0.6％-1.0％；re2：0.2％-0.5％，ti：0.05％-0.1％，余量为al。
6.进一步的，按质量百分比计算，包括以下组分：
7.si：10.3％，cu：0.6％，mg：0.8％，mn：0.5％，ni：0.3％，fe：2.0％，re1：0.9％，re2：0.3％，ti：0.05％，余量为al。
8.进一步的，按质量百分比计算，包括以下组分：
9.si：10.9％，cu：0.8％，mg：1.1％，mn：0.8％，ni：0.5％，fe：2.5％，re1：1.15％，re2：0.46％，ti：0.08％，余量为al。
10.进一步的，制备方法包括如下步骤：
11.1)按各组元质量百分配置所需纯金属，铝锭铺底，依次装入金属硅，金属铜，金属镍板，海绵钛，磷铜中间合金，铝铁中间合金，随后升温熔化；
12.2)随后以中间合金形式加入re2，炉料熔化后以钟罩压入纯镁，全部熔化后升温至750℃钟罩压入六氯乙烷精炼剂，并通入氩气除气，精炼15min后撒入打渣剂捞除表面浮渣；
13.3)熔体快速升温至850℃保温5min后迅速降温至720℃以中间合金形式加入re1，搅拌5min后捞渣并浇注成锭；
14.4)铸锭取样进行t6热处理：固溶温度545℃，时间10h；时效温度200℃，时间8h。
15.本发明的有益效果在于：
16.1)合金耐热性能较高，适用于300℃以上使用温度；
17.2)合金成本较低，与zl109相当，适于工业化应用。
具体实施方式
18.下面将结合本发明的实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明提供了一种耐热稀土铝合金材料，按质量百分比计算，包括以下组分：si：10％-13％，fe：2.0％-2.5％；mg：0.5％-1.5％；mn：0.5％-0.9％；cu：1.2％-1.5％；ni：0.2％-0.5％；re1：0.6％-1.0％；re2：0.2％-0.5％，ti：0.05％-0.1％，余量为al。re1及re2均为稀土，其中re1为稀土sm，re2为稀土y或y基混合稀土。
20.本发明的制备方法包括如下步骤：
21.1)各元素添加方式均为纯金属；
22.2)按各组元质量百分配置所需纯金属，铝锭铺底，依次装入金属硅，金属铜，金属镍板，海绵钛，磷铜中间合金，铝铁中间合金，随后升温熔化；
23.3)随后以中间合金形式加入re2，炉料熔化后以钟罩压入纯镁，全部熔化后升温至750℃钟罩压入六氯乙烷精炼剂，并通入氩气除气，精炼15min后撒入打渣剂捞除表面浮渣；
24.4)熔体快速升温至850℃保温5min后迅速降温至720℃以中间合金形式加入re1，搅拌5min后捞渣并浇注成锭；
25.5)铸锭取样进行t6热处理：固溶温度545℃，时间10h；时效温度200℃，时间8h。
26.本发明的合金耐热性能较高，适用于300℃以上使用温度；合金成本较低，与zl109相当，可用于替代zl109合金，适于工业化应用。
27.对比例
28.对比例合金牌号zl109，按质量百分比，包括以下组分：
29.si：11.0％，cu：1.2％，mg：1.03％，ni：1.3％，ti：0.1％，余量为al，熔炼方式采用中频感应炉；
30.1)各元素添加方式均为纯金属；
31.2)按各组元质量百分配置所需纯金属，铝锭铺底，依次装入金属硅，金属铜，金属镍，海绵钛，磷铜，随后升温熔化；
32.3)炉料熔化后以钟罩压入纯镁，全部熔化后升温至750℃钟罩压入六氯乙烷精炼剂，并通入氩气除气，精炼15min后撒入打渣剂捞除表面浮渣；
33.4)熔体快速升温至850℃保温5min后降温至720℃浇注成锭。
34.5)铸锭取样进行t6热处理：固溶温度535℃，时间8h；时效温度190℃，时间6h。
35.对热处理后试样进行室温及高温力学性能测试，结果如下：
[0036][0037]
实施例1
[0038]
实施例1按质量百分比，包括以下组分：
[0039]
si：10.3％，cu：0.6％，mg：0.8％，mn：0.5％，ni：0.3％，fe：2.0％，re1：0.9％，re2：0.3％，ti：0.05％，余量为al，熔炼方式采用中频感应炉；
[0040]
1)各元素添加方式均为纯金属；
[0041]
2)按各组元质量百分配置所需纯金属，铝锭铺底，依次装入金属硅，金属铜，金属镍板，海绵钛，磷铜中间合金，铝铁中间合金，随后升温熔化；
[0042]
3)随后以中间合金形式加入re2，炉料熔化后以钟罩压入纯镁，全部熔化后升温至750℃钟罩压入六氯乙烷精炼剂，并通入氩气除气，精炼15min后撒入打渣剂捞除表面浮渣；
[0043]
4)熔体快速升温至850℃保温5min后迅速降温至720℃以中间合金形式加入re1，搅拌5min后捞渣并浇注成锭；
[0044]
5)铸锭取样进行t6热处理：固溶温度545℃，时间10h；时效温度200℃，时间8h。
[0045]
对热处理后试样进行室温及高温力学性能测试，结果如下：
[0046][0047]
实施例2
[0048]
实施例2按质量百分比，包括以下组分：
[0049]
si：10.9％，cu：0.8％，mg：1.1％，mn：0.8％，ni：0.5％，fe：2.5％，re1：1.15％，re2：0.46％，ti：0.08％，余量为al，熔炼方式采用中频感应炉；
[0050]
1)各元素添加方式均为纯金属；
[0051]
2)按各组元质量百分配置所需纯金属，铝锭铺底，依次装入金属硅，金属铜，金属镍板，海绵钛，磷铜中间合金，铝铁中间合金，随后升温熔化；
[0052]
3)随后以中间合金形式加入re2，炉料熔化后以钟罩压入纯镁，全部熔化后升温至750℃钟罩压入六氯乙烷精炼剂，并通入氩气除气，精炼15min后撒入打渣剂捞除表面浮渣；
[0053]
4)熔体快速升温至850℃保温5min后迅速降温至720℃以中间合金形式加入re1，搅拌5min后捞渣并浇注成锭；
[0054]
5)铸锭取样进行t6热处理：固溶温度545℃，时间10h；时效温度200℃，时间8h。
[0055]
对热处理后试样进行室温及高温力学性能测试，结果如下：
[0056][0057]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。