專利名稱：Co-RE高強耐熱鋁合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金材料，特別涉及一種高強耐熱鋁合金材料。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟和國防現(xiàn)代化建設的發(fā)展，鋁合金作為輕質(zhì)材料在各個領(lǐng)域中的應用范圍越來越廣，特別是在航空航天、船艦、石油化工、交通運輸、電力、電子、建筑等領(lǐng)域，對鋁合金材料具有高強耐熱性能的需求越來越迫切。世界上鋁合金主要有Al-Cu、Al-Si,Al-Mg等幾個系列，其中Al-Cu系合金由于具有密度小、比強度高等特點，同時還具有良好的切削加工性能和耐熱性能，主要用作承受較大載荷的結(jié)構(gòu)件和耐熱零件。以上幾種系列的合金中，大部分的強度都低于400MPa，在250°C以上的高溫條件下，瞬時強度一般都低于200Mpa，持久強度低于lOOMPa。 其中Al-Cu系中的幾個牌號的鋁合金強度大于400MPa，但該系合金的鑄造性能差。已公開的文獻“Sc在鋁合金中的微合金化作用機理”中，描述了微量Sc在鋁銅系合金中的作用，Sc具有固溶-沉淀強化、彌散強化及晶界強化作用，可抑制高強度鋁銅合金的熱裂傾向的作用，提高鋁合金的耐腐蝕性能；但將鈧加入熱處理可強化的鋁銅合金中，在臨界成分下生成W相，對合金的綜合性能有損害作用，且鈧屬于貴重金屬，Al-Cu-Sc系鋁合金制造成本聞。目前研制的幾種2XXX系鋁合金材料中，添加了多種微合金化元素及稀土元素，微合金化元素如Mn、Zr、Cd、Ti、Cr等，此種鋁合金具有較高的抗拉強度和延伸率，但此類鋁合金存在的缺陷為鋁合金材料的熱裂傾向大，鑄造性能差。由此，研制出一種具有高強耐熱、熱裂傾向小、延伸率高、成本低等特點的鋁合金材料具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種Co-RE高強耐熱鋁合金材料，該鋁合金材料具有強度高，耐熱性好，熱裂傾向小、延伸率高、成本低的特點。本發(fā)明的技術(shù)方案是Co-RE高強耐熱鋁合金材料的成分及重量百分比如下Cu :1.5-3. 5 % ；Mn 0. 3-0. 45 % ；Cd 0. 32-0. 42 % ；Ti 0. 05-0. 15 % ；B 0. 02-0. 05% ；Zr :0. 6-0. 7% ；Co :0. 1-0. 45% ;稀土元素 RE :0. 4-0. 9% ;其余為 Al。進一步地,所述稀土元素RE包括La、Ce、Pr、Nd、Er和Y中的一種或一種以上的混合稀土元素。進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu :1. 5-2. 5%；Mn :0. 4-0. 45%；Cd O. 38-0. 42% ；Ti 0. 1-0. 15% ；B :0. 04-0. 05% ；Zr :0. 6-0. 65% ；Co :0. 3-0. 45% ;稀土元素RE 0. 4-0. 6% ;其余為 Al。進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu :2-3% ;Mn :0. 35-0. 45% ；Cd O. 35-0. 4% ；Ti 0. 08-0. 12% ；B :0. 03-0. 04% ；Zr :0. 65-0. 70% ；Co :0. 25-0. 4% ;稀土元素 RE 0. 5-0. 7% ;其余為 Al。進一步地，所述鋁合金材料的成分及其含量為Cu :2. 5-3. 5%；Mn :0. 3-0. 38%；Cd
O.32-0. 38% ；Ti 0. 05-0. 1% ；B :0. 02-0. 03% ；Zr :0. 6-0. 7% ；Co :0. 1-0. 25% ;稀土元素RE 0. 8-0. 9% ;其余為 Al。本發(fā)明提供的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，以Cu、Mn、稀土元素為主要的合金元素，以Cd、Ti、B、Zr、Co為多元微合金元素，具有以下優(yōu)點I、高強耐熱性本發(fā)明鋁合金材料選用Cu的范圍為I. 5-3. 5%，稀土元素的范圍為O. 4-0.9%，稀土元素化學性質(zhì)比較活潑，可以和許多元素形成金屬間化合物，具有很高的熱穩(wěn)定性；Cu和稀土素成比例加入，以補償形成稀土化合物而造成的基體溶質(zhì)元素的貧乏，從而在不降低常溫強度的條件下，改善合金的高溫性能；同時添加一定比例的與稀土元素形成穩(wěn)定的、難熔金屬化合物的Mn、Zr、Co元素，進一步提高合金的再結(jié)晶溫度、細化再 結(jié)晶晶粒的作用，使鋁合金基體和晶界同時得到強化，Co具有阻礙晶粒錯位，阻止晶粒滑移的作用，從而具有優(yōu)良的高溫和常溫綜合機械性能。2、減少熱裂傾向合金中Cu含量大，形成富Cu相，富Cu相作為高熔點細晶彌散相以金屬化合物形態(tài)彌散分布于晶界，在熔體結(jié)晶時有效抵消了晶粒內(nèi)富Cu溶質(zhì)因過飽和度急劇升高而形成的向晶界擴散的強烈傾向，從而減緩了結(jié)晶時的結(jié)構(gòu)應力，減少了鋁合金材料的熱裂傾向，使鋁合金鑄造性能好。3、延伸率高合金材料中加入了 Cd、Ti、B、Zr、Co微合金元素，晶界上富Cu相與微合金元素的多種彌散相，都具有細化晶粒的作用；稀土元素集中分布在晶界面上，阻礙晶界移動，使形成臨界尺寸晶核的形核功減少，結(jié)晶核數(shù)量增加，從而使晶粒細化，提高延伸率，加工性能良好。4、制造成本低本發(fā)明所述鋁合金材料不添加貴重金屬元素，鋁合金的制造成本低。本發(fā)明所述的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，室溫條件下抗拉強度為510_540MPa，在250°C的高溫條件下的強度大于300MPa，在300°C的條件下，高溫抗拉強度大于200MPa ；延伸率為5-7%。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案做進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。合金材料的組分及含量(質(zhì)量g)如下(總重量以IOOOg計)實施例I
元素 Al Cu Mn Cd Ti B Zr Co 稀土 Ce_
質(zhì)量(g) I 960 I 15 4.4 4.2 1.3 | 0.3 | 7 3.8 4_百分比 96 1.5 0.44 0.42 0.13 0.03 0.7 0.38 0.4
(%)__________
合計 I 1000 (g)_本實施例的鋁合金材料，室溫條件下抗拉強度為510MPa，在250°C的高溫條件下的強度為300MPa，在300°C的條件下，高溫抗拉強度為200MPa ;延伸率為5%。實施例2
元素 Al Cu Mn Cd Ti B Zr Co 稀土 Eu_
質(zhì)量(g) 958 17 4.2 4 1.1 0.4 6.7 4.1 4.5 百分比 95.8 1.7 0.42 0.4 0.11 0.04 0.67 0.41 0.45
(%)__________
合計 I 1000 (g)_本實施例的鋁合金材料，室溫條件下抗拉強度為515MPa，在250°C的高溫條件下的強度為305MPa，在300°C的條件下，高溫抗拉強度為203MPa ;延伸率為5. 2%。實施例3
元素 Al Cu Mn Cd Ti B Zr Co 稀土 Pr_
質(zhì)量(g) 953 20 4.5 4.1 1.5 0.5 6.9 4.5 5_
百分比 95.3 2 0.45 0.41 0.15 0.05 0.69 0.45 0.5
(%)__________
合計 I 1000 (g)_本實施例的鋁合金材料，室溫條件下抗拉強度為518MPa，在250°C的高溫條件下的強度為308MPa，在300°C的條件下，高溫抗拉強度為208MPa ;延伸率為5. 5%。實施例權(quán)利要求
1.Co-RE高強耐熱鋁合金材料，其特征是其成分及重量百分比如下Cu 1. 5-3. 5% ；Mn :0. 3-0. 45% ；Cd :0. 32-0. 42% ；Ti :0. 05-0. 15% ；B :0. 02-0. 05% ；Zr 0. 6-0. 7% ；Co :0. 1-0. 45% ;稀土元素 RE :0. 4-0. 9% ;其余為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，其特征是，所述稀土元素RE包括La、Ce、Pr、Nd、Er和Y中的ー種或ー種以上的混合稀土元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，其特征是，所述鋁合金材料的成分及其含量為 Cu 1. 5-2. 5% ；Mn :0. 4-0. 45% ；Cd :0. 38-0. 42% ；Ti :0. 1-0. 15% ；B 0.04-0. 05% ；Zr :0. 6-0. 65% ；Co :0. 3-0. 45% ;稀土元素 RE :0. 4-0. 6% ;其余為 Al。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，其特征是，所述鋁合金材料的成分及其含量為 Cu :2-3 % ；Mn 0. 35-0. 45 % ；Cd :0. 35-0. 4 % ；Ti :0. 08-0. 12 % ；B 0. 03-0. 04% ；Zr :0. 65-0. 70% ；Co :0. 25-0. 4% ;稀土元素 RE :0. 5-0. 7% ;其余為 Al。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Co-RE高強耐熱鋁合金材料，其特征是，所述鋁合金材料的成分及其含量為 Cu 2. 5-3. 5 % ；Mn :0. 3-0. 38 % ；Cd :0. 32-0. 38 % ；Ti :0. 05-0. I % ；B ,0. 02-0. 03% ；Zr :0. 6-0. 7% ；Co :0. 1-0. 25% ;稀土元素 RE :0. 8-0. 9% ;其余為 Al。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Co-RE高強耐熱鋁合金材料，其成分及重量百分比為Cu1.5-3.5％；Mn0.3-0.45％；Cd0.32-0.42％；Ti0.05-0.15％；B0.02-0.05％；Zr0.6-0.7％；Co0.1-0.45％；稀土元素RE0.4-0.9％；其余為Al。本發(fā)明所述Co-RE高強耐熱鋁合金材料具有強度高，耐熱性好，熱裂傾向小、延伸率高、成本低的特點。
文檔編號C22C21/12GK102828092SQ20111015982
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者李瑞師 申請人:湖南創(chuàng)元新材料有限公司