專利名稱：鈦合金化的鋁銅鎂銀系高強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高強耐熱鋁合金，涉及一種鈦元素合金化的鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金。屬于高性能結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁銅鎂系耐熱鋁合金是典型的時效硬化型鋁合金，由于其較好的耐熱性能和高比強度，主要被用作航空航天結(jié)構(gòu)材料。目前工業(yè)廣泛應(yīng)用的耐熱鋁合金是含Cu和Mg的2618和2219鋁合金。2618鋁合金典型的成份及重量百分比為2.3％Cu-1.6％Mg-1.1％Fe-1.0％Ni-0.18％Si，其余為Al，其室溫抗拉強度σb為441MPa，在200℃時σb為321MPa，300℃時σb為60MPa。另一典型種耐熱鋁合金是2219鋁合金，其典型成份及重量百分比為6.3％Cu-0.3％Mn-0.18％Zr-0.10％V，其余為Al，其室溫抗拉強度σb為400MPa，在200℃時σb為234MPa，300℃時σb為72MPa。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。
經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，澳大利亞Polmear在《Materials Science Forum》(《材料科學(xué)論壇》1996，Vols.217-222，p.1759)上，報道了一種Al-Cu-Mg-Ag合金，該合金的典型的成份及重量百分比為6.3％Cu-0.48％Mg-0.46％Ag-0.3％Mn-0.17％Zr，其余為Al，在室溫時的抗拉強度σb為520MPa，150℃時為415MPa。通過對專利及刊物報道的結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)Al-Cu-Mg-Ag系合金的高溫耐熱性能均超過了2618和2219鋁合金，但其室溫抗拉強度提高不是很明顯，而且高溫強度，尤其是250℃以上的高溫強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際應(yīng)用要求。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。目前尚沒有利用鈦元素合金化技術(shù)促進鋁銅鎂銀系合金組織轉(zhuǎn)變和提高其耐熱性能的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種鈦元素合金化的鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金，使其通過鈦元素合金化，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2618、2219鋁合金及Polmear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，Ti0.05～1.1；余量為Al。
本發(fā)明鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金在現(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；余為Al)配料中，添加0.05～1.1Ti，然后采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過均勻化處理，熱擠壓成棒材，然后再經(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0.20％的Ti形成的鋁銅鎂銀系合金，其組份及其重量百分比為6.50％Cu-0.81％Mg-0.72％Ag-0.40％Mn-0.15％Zr-0.20％Ti，其余為Al。合金的抗拉強度σb至少是室溫為582MPa，200℃為450MPa，300℃為290MPa。
添加0.31％的Ti形成的鋁銅鎂銀系合金，其組份及其重量百分比為5.70％Cu-0.72％Mg-0.55％Ag-0.50％Mn-0.25％Zr-0.31％Ti，其余為Al。合金的抗拉強度σb至少是室溫為572MPa，200℃為440MPa，300℃為220MPa。
添加0.60％的Ti形成的鋁銅鎂銀系合金，其組份及其重量百分比為5.42％Cu-0.80％Mg-0.60％Ag-0.40％Mn-0.20％Zr-0.60％Ti，其余為Al。合金的抗拉強度σb至少是室溫為540MPa，200℃為430MPa，300℃為310MPa。
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鈦元素，不改變已形成的合金成分，而是利用鈦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)合金通過進一步的形變熱處理，在人工時效過程中進行時效處理，以獲得較好的組織，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；余為Al)。配料中添加不同含量的鈦，設(shè)計了五種合金，其成份不同于2618、2219及Polmear合金(如表1和2所示)。合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過均勻化處理，采用熱擠壓，擠壓成棒材，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2618、2219及Polmear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％Ti，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過480℃均勻化處理，在400℃，采用熱擠壓，擠壓成棒材，經(jīng)過510℃固溶淬火后，在200℃進行時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.15％Cu-0.70％Mg-0.58％Ag-0.51％Mn-0.12％Zr-0.05％Ti，其余為Al。
實施例2在鋁銅鎂銀合金配料中添加0.20％Ti，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過500℃均勻化處理，在380℃，采用熱擠壓，擠壓成棒材，經(jīng)過525℃固溶淬火后，在185℃進行時效處理。合金的組份及其重量百分比為6.50％Cu-0.81％Mg-0.72％Ag-0.40％Mn-0.15％Zr-0.20％Ti，其余為Al。
實施例3在鋁銅鎂銀合金配料中添加0.31％Ti，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過480℃均勻化處理，在420℃，采用熱擠壓，擠壓成棒材，經(jīng)過520℃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5.70％Cu-0.72％Mg-0.55％Ag-0.50％Mn-0.25％Zr-0.31％Ti，其余為Al。
實施例4在鋁銅鎂銀合金配料中添加0.60％Ti，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過510℃均勻化處理，在400℃，采用熱擠壓，擠壓成棒材，經(jīng)過530℃固溶淬火后，在150℃進行時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.42％Cu-0.80％Mg-0.60％Ag-0.40％Mn-0.20％Zr-0.60％Ti，其余為Al。
實施例5在鋁銅鎂銀合金配料中添加1.10％Ti，合金采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過520℃均勻化處理，在420℃，采用熱擠壓，擠壓成棒材，經(jīng)過520℃固溶淬火后，在170℃進行時效處理。合金的組份及其重量百分比為5.30％Cu-0.65％Mg-0.50％Ag-0.35％Mn-0.15％Zr-1.10％Ti，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
1.一種鈦元素合金化的鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金，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，Ti0.05～1.1，余量為Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦元素合金化的鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金，其特征是，添加0.20％的Ti形成的最佳實例的組份及其重量百分比為6.50％Cu-0.81％Mg-0.72％Ag-0.40％Mn-0.15％Zr-0.20％Ti，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫為582MPa，200℃為450MPa，300℃為290MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦元素合金化的鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金，其特征是，添加0.31％的Ti形成的最佳實例的組份及其重量百分比為5.70％Cu-0.72％Mg-0.55％Ag-0.50％Mn-0.25％Zr-0.31％Ti，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫為572MPa，200℃為440MPa，300℃為220MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦元素合金化的鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金，其特征是，添加0.60％的Ti形成的最佳實例的組份及其重量百分比為5.42％Cu-0.80％Mg-0.60％Ag-0.40％Mn-0.20％Zr-0.60％Ti，其余為Al，合金的抗拉強度σb至少為室溫為540MPa，200℃為430MPa，300℃為310MPa。
全文摘要
一種鈦元素合金化的鋁銅鎂銀系高強耐熱鋁合金。屬于高性能結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。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，Zr0.05～0.30，Ti0.05～1.1；余量為Al。本發(fā)明是在現(xiàn)有的鋁銅鎂銀系合金中添加鈦元素，不改變已形成的合金成分優(yōu)化設(shè)計，而是利用鈦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)合金通過進一步的形變熱處理，在人工時效過程中進行時效處理，以獲得較好的組織，使其性能處于最佳狀態(tài)。
文檔編號C22C21/12GK1556236SQ20031010987
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)