CN109468496A - 一种耐热压铸铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种耐热压铸铝合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铝合金技术领域，更具体的涉及一种耐热压铸铝合金及其制备方法。本发明耐热压铸铝合金中各原料重量配比为Ce：0.5wt％‑3wt％；B<0.05wt％；Fe：0.5wt％‑3wt％；Sc<0.5wt％；Cu<0.5wt％，余量为Al和不可避免的杂质。本发明在Al‑Fe基础上添加Ce、Sc、B和Cu，可以明显改善压铸铝合金的室温和300℃下的力学性能，制备出耐热压铸铝合金。

Description

一种耐热压铸铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，更具体的涉及一种耐热压铸铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金因其低密度、高比强度、优异的延展性、耐蚀性而被广泛应用于各工业领域。随着科学技术的发展，高铁、航空航天、兵器等领域对铝合金不断提出更高的要求，传统的Al-Si、Al-Cu、Al-Zn和Al-Mg合金已经很难适应严酷的环境。现代空天应用要求铝合金具备高温稳定性；但许多铝合金在温度高于Tm/2(Tm为铝合金熔点)时会因为温度因素而导致弥散粒子和晶粒长大，使其性能大幅降低。
高温合金的生产原理：合金元素在铝中的固溶度小，在固态铝中的扩散慢，确保合金中形成大量的不溶解的第二相质点，有很强的耐热性，阻止晶力长大。在铝-铁类铸造合金中，过渡金属Fe与Al化合形成的金属间化合物Al3Fe具有优良的耐热性能。然而，Fe在铝基体的含量一旦超过其固溶极限，就会形成细针状、粗大片状的富铁相，严重割裂基体，造成应力集中，使得铝合金高温力学性能急剧降低。
因而，本发明通过添加不同的合金元素，在保证材料铸造性能的条件下，通过微量元素和净化元素的添加，来进一步提升铝合金材料的耐热性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐热压铸铝合金及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐热压铸铝合金，按重量百分比计算包括如下原料：Ce：0.5wt％-3wt％；B<0.05wt％；Fe：0.5wt％-3wt％；Sc<0.5wt％；Cu<0.5wt％，余量为Al和不可避免的杂质；所述不可避免的杂质均控制在0.05wt％以下。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种耐热压铸铝合金的制备方法，包括以下步骤：
1)按配比计算所需中间合金的质量，进行备料；
2)铝锭表面清洗干净后，将铝锭放入熔炼炉或井式炉坩埚内进行熔炼，熔炼温度为690-710℃；
3)待铝液温度达到750℃时，将烘干后的Fe、Cu加入到铝液中，保温15-20min；
4)将市售Ce、Sc和B以金属粉末状与Al粉末进行混合，所得混合物中Al粉末重量与Ce、Sc、B粉末重量和相等，然后置于高周波加热炉中，热处理10～30min，直接加入铝液中；
5)原料全部熔化后，依次经精炼、拔渣、浇注，得到铝合金铸件。
优选的，步骤3)所述的Cu是以纯Cu式添加，具体是：将市售纯Cu加工为边长为10mm的立方体，110℃干燥后用金属铝箔将其全部包裹其中，加入后用压板在300-500MPa压力下将其完全压入铝液中。
优选的，步骤3)所述的铝合金中Fe以铁剂的形式添加：将铝液升温至780-800℃后，将市售铁剂直接投入铝液中，保温30min。
优选的，步骤4)所述的高周波即高频波，高周波是指频率大于100Khz的电磁波，Ce、Sc、B和Al金属粉末在高频电磁的作用下激活正电分子，使各金属物料内部分子间互相激烈碰撞产生高温，熔融混合。采用高周波加热方法，使B与杂质元素形成硼化物转变成析出态，杂质减少。同时，在高频电磁的作用下，Ce、Sc和Al以及Al金属粉末中残留的Fe形成Al13Fe3Ce和Al3Sc。
优选的，步骤5)所述的精炼是在720℃条件下，使用铝合金专用精炼剂进行；精炼后降温至700℃保温、静置5分钟，使夹杂物充分的上浮或者下沉，然后进行拔渣；然后在700℃时加入变质剂进行变质处理，搅拌充分后静置10分钟，静置后拔渣，去除表面氧化皮和底部杂质。
优选的，所述的铝合金专用精炼剂采用上海虹光金属熔炼厂，HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂。
优选的，步骤5)将精炼、变质后的铝液温度降至680℃准备浇注，采用金属型重力浇注工艺，浇注模具在烘箱中升温至200℃，用料勺将铝液加入到模具之中成型。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.在铝基体中添加微量B能够使之与其微量杂质元素，例如：Ti、Cr、Mn、V等，反应生成硼化物，例如：TiB2，CrB2，CaB6等，各硼化物由固溶态转变成析出态，铝基体中的晶格畸变程度减弱，从而有效地提高铝基体的热稳定性。
2.由于铈和钪原子半径大于铝，若进入铝晶格内，会引起极大的晶格畸变，使稀土能量增加。因此，为保持稀土的自由能最低，稀土原子只能像原子排列不规则的晶界处富集，将会与同时富集在铝基体的晶界处，形成Al13Fe3Ce和Al3Sc的第二相，这两种具有高熔点的第二相，可以进一步提高铝合金的耐热性。
3.铈和钪可以择优吸附在富铁相的周围，一方面，可以阻碍Fe原子的移动，增加Fe原子的浓度，造成成分过冷，另一方面，稀土元素的富集阻碍富铁相的继续生长。铈和钪的加入，富铁相由粗大针片状变成短棒状、球状Sc以及花朵、细小针棒状，从而提高了富铁相的在铝基体的分布均匀性，细化晶粒，缓解了应力集中，改善了Al-Fe合金高温力学性能。
4.严格控制Cu的含量在0.5wt％以内，使材料内部形成微量弥散的CuAl2第二相，进一步强化铝合金的高温稳定性。
具体实施方式
实施例
一种高强高导热薄壁压铸铝合金，包括以下表1所述重量百分含量的成分，余量为铝及不可避免的杂质。
Ce：0.5wt％-3wt％；B<0.05wt％；Fe：0.5wt％-3wt％；Sc<0.5wt％；Cu<0.5wt％，其余不可避免的杂质都控制在0.05wt％以下，余量为Al和不可避免的杂质。
表1为实施例1-15的铝合金中各元素重量含量表
实施例 Ce B Fe Cu Sc
1 0 0 0.6 0.2 0
2 0 0 1.50 0.15 0
3 0 0 2.61 0.25 0
4 1.04 0.03 1.72 0.31 0
5 1.22 0.01 1.73 0.34 0.15
6 1.65 0.04 1.77 0.43 0.21
7 1.18 0.02 1.69 0.43 0.23
8 2.28 0.03 2.64 0.32 0.25
9 2.42 0.05 2.6 0.27 0.34
10 2.23 0.02 2.55 0.33 0.38
11 2.13 0.01 2.58 0.17 0.41
12 2.62 0.03 2.46 0.44 0.48
13 3.13 0.02 3.32 0.37 0.35
14 3.45 0.03 3.56 0.31 0.41
15 3.67 0.02 3.74 0.24 0.35
上述各实施例所述的铝合金的制备方法为：
1)按配比计算所需中间合金的质量，进行备料；
2)铝锭表面清洗干净后，将铝锭放入熔炼炉或井式炉坩埚内进行熔炼，熔炼温度为690-710℃；
3)待铝液温度达到750℃时，将烘干后的Fe、Cu加入到铝液中，保温15-20min；其中Cu中间合金的加入方式为：将市售Cu中间合金加工为边长为10mm的立方体，110℃干燥后用金属铝箔将其全部包裹其中，加入后用压板在300-500MPa压力下将其完全压入铝液中，Fe的加入方式为：将市售铁剂预压成厚度为2-3mm的薄片状板，再投入铝液中；
4)将市售Ce、Sc和B以金属粉末状与Al粉末进行混合，所得混合物中Al粉末重量与Ce、Sc、B粉末重量和相等，然后置于高周波加热炉中，热处理10～30min，直接加入铝液中；
5)原料全部熔化后，依次经精炼、拔渣、浇注，得到铝合金铸件。所述的精炼是在720℃条件下，使用铝合金专用精炼剂进行；精炼后降温至700℃保温、静置5分钟，使夹杂物充分的上浮或者下沉，然后进行拔渣；然后在700℃时加入变质剂进行变质处理，搅拌充分后静置10分钟，静置后拔渣，去除表面氧化皮和底部杂质。所述的铝合金专用精炼剂采用上海虹光金属熔炼厂，HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂。将精炼、变质后的铝液温度降至680℃准备浇注，采用金属型重力浇注工艺，浇注模具在烘箱中升温至200℃，用料勺将铝液加入到模具之中成型。
表2实施例1-15的铝合金铸件试样在室温和300℃下的力学性能测试结果
由表2可以看出，在Al-Fe基础上添加Ce、Sc、B和Cu，可以明显改善压铸铝合金的室温和300℃下的力学性能，并且随着铝合金中Ce和Fe的含量增加，其常温和高温的力学性能得到持续改善，Ce和Fe的含量超过3wt％，其对压铸铝合金的力学性能改善不明显。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐热压铸铝合金，其特征在于：按重量百分比计算，包括如下原料：Ce：0.5wt％-3wt％；B<0.05wt％； Fe：0.5wt％-3wt％；Sc<0.5 wt%；Cu<0.5wt％，余量为Al和不可避免的杂质；所述不可避免的杂质均控制在0.05wt%以下。
2.一种权利要求1所述的耐热压铸铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
1）按配比计算所需中间合金的质量，进行备料；
2）铝锭表面清洗干净后，将铝锭放入熔炼炉或井式炉坩埚内进行熔炼，熔炼温度为690-710℃；
3）待铝液温度达到750℃时，将烘干后的Fe、Cu加入到铝液中，保温15-20min；
4）将Ce、Sc和B以金属粉末状与Al粉末进行混合，所得混合物中Al粉末重量与Ce、Sc、B粉末重量和相等，然后置于高周波加热炉中，热处理10~30min，直接加入铝液中；
5）原料全部熔化后，依次经精炼、拔渣、浇注，得到铝合金铸件。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的Cu是以纯Cu式添加，具体添加步骤为：将纯Cu加工为边长为10mm的立方体，110℃干燥后用金属铝箔将其全部包裹其中，加入后用压板在300-500MPa压力下将其完全压入铝液中。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的铝合金中Fe以铁剂的形式添加，具体添加步骤为：将铝液升温至780-800℃后，将铁剂直接投入铝液中，保温30min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤4）所述的高周波即高频波，高周波是指频率大于100Khz的电磁波。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤5）所述的精炼是在720℃条件下，使用铝合金专用精炼剂进行。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述铝合金专用精炼剂采用上海虹光金属熔炼厂，HGJ-2铝合金无钠精炼清渣剂。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤5）将精炼、变质后的铝液温度降至680℃准备浇注，采用金属型重力浇注工艺，浇注模具在烘箱中升温至200℃，用料勺将铝液加入到模具之中成型。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110373574A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 上海交通大学 一种近共晶型高强耐热Al-Ce系铝合金及制备方法
CN110484757A (zh) * 2019-07-18 2019-11-22 上海交通大学 一种高导耐热原位自生铝基复合材料及制备方法
CN114015911A (zh) * 2021-10-18 2022-02-08 柳州市智甲金属科技有限公司 一种压铸稀土铝合金及其制备方法
CN117535565A (zh) * 2024-01-09 2024-02-09 苏州慧金新材料科技有限公司 一种基于弥散增强高导电压铸铝合金及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0570877A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Takeshi Masumoto 高強度高靭性アルミニウム合金材料およびその製造方法
CN102719709A (zh) * 2012-05-17 2012-10-10 深圳市兆方创业科技有限公司 一种高强高导铝合金导线及其制备方法
CN107739916A (zh) * 2017-12-04 2018-02-27 苏州慧驰轻合金精密成型科技有限公司 一种高强高导热薄壁压铸铝合金及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0570877A (ja) * 1991-09-13 1993-03-23 Takeshi Masumoto 高強度高靭性アルミニウム合金材料およびその製造方法
CN102719709A (zh) * 2012-05-17 2012-10-10 深圳市兆方创业科技有限公司 一种高强高导铝合金导线及其制备方法
CN107739916A (zh) * 2017-12-04 2018-02-27 苏州慧驰轻合金精密成型科技有限公司 一种高强高导热薄壁压铸铝合金及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110373574A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 上海交通大学 一种近共晶型高强耐热Al-Ce系铝合金及制备方法
CN110484757A (zh) * 2019-07-18 2019-11-22 上海交通大学 一种高导耐热原位自生铝基复合材料及制备方法
CN110373574B (zh) * 2019-07-18 2020-09-25 上海交通大学 一种近共晶型高强耐热Al-Ce系铝合金及制备方法
CN114015911A (zh) * 2021-10-18 2022-02-08 柳州市智甲金属科技有限公司 一种压铸稀土铝合金及其制备方法
CN117535565A (zh) * 2024-01-09 2024-02-09 苏州慧金新材料科技有限公司 一种基于弥散增强高导电压铸铝合金及其制备方法和应用
CN117535565B (zh) * 2024-01-09 2024-04-26 苏州慧金新材料科技有限公司 一种基于弥散增强高导电压铸铝合金及其制备方法和应用

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