專利名稱：一種耐熱鋁合金材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種耐熱鋁合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在金屬材料領(lǐng)域中，耐熱鋁合金作為耐熱材料一直受到普遍重視。CN200310109875. 7號申請公開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Cu 4 8，Mg :0. 4 1. 0， Ag 0. 3 1. 0,Mn :0. 3 0. 6, Zr :0. 05 0. 30，Ti :0. 05 1. 1 ；余量為 Al。該申請是在 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)組織得到細化。得到細化的鑄態(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)。以上普通鋁合金的耐熱性和強度的綜合性能不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種耐熱鋁合金材料，該材料具有良 好的性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種耐熱鋁合金材料的制備方法，該制備方法工藝簡 單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種耐熱鋁合金材料，該材料以鋁合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成的 金屬絲團，所用銅絲和鐵絲的直徑均為l_2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中鐵絲的 總體長度相當于銅絲的二倍；兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35% ；鋁合金基體的化學成分的重量百分含量Mg為1-3 %，Sr為0. 2 % 0. 5 %，Si為2 % 5%，Pb 為 2%，Co 為 0. 01% 0. 02%，F(xiàn)e 為 0. 01% 0. 02%，La 為 0. 5% 1%， Ho 為 0. 01% 0. 03%，其余為 Al ；銅絲為純銅；鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 05-0. 09，Si為0. tM、 0. 3%, Mn 為 0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S<0. 025%,其余為 Fe?；w中還分布有化合物A1B2、NiA13、Si!3B和Ni3Sn顆粒。一種耐熱鋁合金材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟鍍錫銅絲和鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲的準備分別取直徑為l_2mm、成分為純銅的銅 絲，以及取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 05-0. 09，Si為0.覬 0. 3 Mn為 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S<0. 025%,其余為！^的鐵絲，鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍， 控制銅絲和鐵絲占材料的體積百分比為10-35% ；按常規(guī)方法在銅絲表面鍍錫，取一半上述 鐵絲表面鍍鎳，另一半鐵絲表面滲硼處理；銅絲表面鍍錫層的厚度為50-100微米；鐵絲表 面鍍鎳層和滲硼層的的厚度均為100-200微米；相應(yīng)得到的鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵 絲三者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲各取一根絲形成球狀 的混合三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金 屬絲團的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型； 布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；鋁合金材料基體的準備按重量百分含量Mg為1-3%，Sr為0.2% 0.5%，Si為 2% 5%，Pb 為 2%，Co 為 0. 01% 0. 02%，F(xiàn)e 為 0. 01% 0. 02%，La 為 0. 5% 1 %，Ho為0. 01 % 0. 03 %，其余為Al進行配料，鋁合金在感應(yīng)電爐中熔化，熔化溫度為 720-750°C ；將上述鋁合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型；合金液將鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲包圍， 然后冷卻凝固，得到以鋁合金為基的其中分布有金屬絲團的耐熱材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下1、本發(fā)明材料中的鐵絲自身具有相當?shù)膹姸群洼^高的耐熱性能。銅絲及其鍍層Sn和 鐵絲及其鍍層Ni、B進入到液態(tài)鋁中，與其中的元素反應(yīng)形成A1B2 ,Cu3Al,NiA13,Fe3Al, Si3B、Ni3Sn特殊化合物，彌散增強鋁合金基體中，使材料的強度和耐熱性能顯著提高；未 熔的鐵絲及銅絲與鋁合金冶金結(jié)合，對鋁合金起增強增韌的作用。2、材料中的La和Ho與Mg可以在基體中形成化合物La3Al 11和A13Ho，鋁合金的 組織具有顯著細化的作用，分布于基體中有助于材料耐熱的提高。本發(fā)明材料中P、S為雜 質(zhì)，控制在允許的范圍。3、合金材料用鐵代替了部分鋁，材料成本低，制備工藝簡便，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)的 合金材料性能好，而且非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的合金性能見表1。


圖1為本發(fā)明實施例一制得的金屬絲增強耐熱鋁合金材料的金相組織。圖1可以看到在鋁合金與金屬絲結(jié)合良好。
具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。以下銅絲與鐵絲均為市購，鍍層自制。實施例一鍍錫銅絲和鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲的準備 分別取直徑為1mm、成分為純銅的銅絲；以及取直徑為1mm、成分重量百分含量C為0. 05%, Si為0. 2%, Mn為0. 25%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗的鐵絲；所取鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍；按常規(guī)方法在銅絲表面鍍錫，取一半上述鐵絲表面鍍鎳，另一半鐵絲表面滲硼處理；銅 絲表面鍍錫層的厚度為50微米；鐵絲表面鍍鎳層和滲硼層的的厚度均為100微米；控制銅 絲和鐵絲二者占材料的體積百分比為10% ；相應(yīng)得到的鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲三 者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲各取一根絲形成球狀的混合三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲 團的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置 完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待合金液澆注；鋁合金材料基體的準備按重量百分含量Mg為1 %，Sr為0. 2%，Si為2% 為1 %， Co為0. 01% Je為0. 01%，La為0. 5%，Ho為0. 01%，其余為Al進行配料，鋁合金在感應(yīng) 電爐中熔化，熔化溫度為730-740°C ；將上述鋁合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型；合金液將鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲包圍， 然后冷卻凝固，得到以鋁合金為基的其中分布有金屬絲團的耐熱材料。實施例二鋁合金材料基體成分按重量百分含量Mg為3%，Sr為0.5%，Si為5%, 為2%，Co 為 0. 02%, Fe 為 0. 02%，La 為 1%, Ho 為 0. 03%，其余為 Al。銅絲為純銅。鐵絲成分的重量百分含量C為0. 09%, Si為0. 3%, Mn為0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。兩種金屬絲直徑為2mm，鐵絲的總體長度相當于銅絲的二 倍，控制二種金屬絲共占材料的體積百分比為35%。按常規(guī)方法在銅絲表面鍍錫，另取一半上述鐵絲表面鍍鎳，另一半鐵絲表面滲硼 處理；銅絲表面鍍錫層的厚度為100微米；鐵絲表面鍍鎳層和滲硼層的的厚度均為200微 米；得到的鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲三者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法 制作得到的三種金屬絲混合的三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。實施例三鋁合金材料基體成分按重量百分含量Mg為2%，Sr為0. 3%，Si為3%, 為1. 5%， Co 為 0. 015%, Fe 為 0. 015%, La 為 0. 6%, Ho 為 0. 02%，其余為 Al。銅絲為純銅。鐵絲成分的重量百分含量C為0. 07%, Si為0. 25%, Mn為0. 3%, P<0. 02%, S <0.025%,其余為 Fe。鐵絲與銅絲直徑均為1. 5mm，所取鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍，控制二種金 屬絲共占材料的體積百分比為19%。按常規(guī)方法在銅絲表面鍍錫，另取一半上述鐵絲表面鍍鎳，另一半鐵絲表面滲硼 處理；銅絲表面鍍錫層的厚度為700微米；鐵絲表面鍍鎳層和滲硼層的的厚度均為150微 米；得到的鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲三者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法 制作得到的三種金屬絲混合的三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm。制備過程同實施例一。對比實施例四原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例鋁合金材料基體成分按重量百分含量Mg為0. 6 %，Sr為0. 1 %，Si為1 %，1 為0. 5 %， Co 為 0. 005%, Fe 為 0. 005%, La 為 0. 4%，Ho 為 0. 02%，其余為 Al 進行配料。銅絲為純銅。鐵絲成分的重量百分含量C為0. 04%, Si為0. 1%, Mn為0. 2%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為 Fe。鐵絲與銅絲直徑為0. 4mm，所取鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍，控制二種金屬 絲共占材料的體積百分比為8%。銅絲表面不鍍錫。鐵絲表面不鍍鎳及也不滲硼。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作得到的三股金屬絲(其中二股為鐵絲，一股為鐵絲)混合的三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為 15cm0制備過程同實施例一。對比實施例五原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例鋁合金材料基體成分按重量百分含量Mg為4 %，Sr為0. 6 %，Si為6 %，1 為3 %，Co 為 0. 04%, Fe 為 0. 04%, La 為 2%，Ho 為 0. 04%，其余為 Al。銅絲為純銅。鐵絲成分的重量百分含量C為0. 1%，Si為0. 4%, Mn為0. 4%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為Fe。鐵絲與銅絲直徑均為3mm，鐵絲的總體長度相當于銅絲的 二倍，控制二種金屬絲占材料的體積百分比為40%。按常規(guī)方法在銅絲表面鍍錫，另取一半上述鐵絲表面鍍鎳，另一半鐵絲表面滲硼 處理；銅絲表面鍍錫層的厚度為120微米；鐵絲表面鍍鎳層和滲硼層的的厚度均為250微 米。得到的鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲三者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制 作得到的三種金屬絲混合的三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。
權(quán)利要求
1.一種耐熱鋁合金材料，該材料以鋁合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成 的金屬絲團，所用銅絲和鐵絲的直徑均為l-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中鐵絲 的總體長度相當于銅絲的二倍；兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35% ；鋁合金基體的化學成分的重量百分含量Mg為1-3 %，Sr為0. 2 % 0. 5 %，Si為2 % 5%，Pb 為 2%，Co 為 0. 01% 0. 02%，F(xiàn)e 為 0. 01% 0. 02%，La 為 0. 5% 1%， Ho 為 0. 01% 0. 03%，其余為 Al ；銅絲為純銅；鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 05-0. 09，Si為0. tM、 0. 3%, Mn 為 0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S<0. 025%,其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋁合金材料，其特征在于所述基體中還分布有化合物 A1B2、NiA13、Si!3B 和 Ni3Sn 顆粒。
3.一種耐熱鋁合金材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟鍍錫銅絲和鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲的準備分別取直徑為l_2mm、成分為純銅的銅 絲，以及取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 05-0. 09，Si為0.覬 0. 3 Mn為 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S<0. 025%,其余為！^的鐵絲，所用鐵絲的總體長度相當于銅絲的二 倍，控制銅絲與鐵絲占材料的體積百分比為10-35% ；按常規(guī)方法在銅絲表面鍍錫，取一半上述鐵絲表面鍍鎳，另一半鐵絲表面滲硼處理；銅 絲表面鍍錫層的厚度為50-100微米；鐵絲表面鍍鎳層和滲硼層的的厚度均為100-200微 米；相應(yīng)得到的鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲三者總體長度相當；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍錫銅絲、鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲各取一根絲形成球狀 的混合三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金 屬絲團的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型； 布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；鋁合金材料基體的準備按重量百分含量Mg為1-3%，Sr為0.2% 0.5%，Si為 2% 5%，Pb 為 2%，Co 為 0. 01% 0. 02%，F(xiàn)e 為 0. 01% 0. 02%，La 為 0. 5% 1%，Ho為0.01% 0. 03%，其余為Al進行配料，鋁合金在感應(yīng)電爐中熔化，熔化溫度為 720-750 0C ；將上述鋁合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型；合金液將鍍鎳鐵絲及滲硼鐵絲包圍， 然后冷卻凝固，得到以鋁合金為基的其中分布有金屬絲團的耐熱材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐熱鋁合金材料及其制備方法，該材料具有良好的性能。該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該材料以鋁合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成的金屬絲團，所用銅絲和鐵絲的直徑均為1-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中鐵絲的總體長度相當于銅絲的二倍；兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35%。
文檔編號C22C47/02GK102051555SQ20111000744
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者王玲, 荊博剴, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學