專利名稱：高強耐蝕復合鋁合金材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造技術領域，特別是一種高強耐蝕復合鋁合金材料。
在許多應用場合，往往要求材料表面性能不同于其內層性能。傳統的解決途徑無非是兼顧內層和表面的要求，選用所謂綜合性能達到要求的高檔次材料或進行相應的表面處理。兩種途徑都不可避免地使得材料成本大幅度上升。
在變形鋁合金中，根據應用場合的不同，可分為包覆鋁、防銹鋁、硬鋁、鍛鋁和超硬鋁等類別。一般地，防銹鋁合金的耐腐蝕性能優良但強度往往不高，硬鋁合金則剛好相反，強度很高但耐腐蝕性能較差，因此實際應用時需要采用包鋁工序。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術存在的缺點，提供一種高強耐蝕復合鋁合金材料，其合金成分隨鑄件截面按要求分布，使其內層具有高強度，外層具有防腐蝕性能。
本發明的高強耐蝕復合鋁合金材料的外層是耐腐蝕鋁合金，內層是高強韌鋁合金。
本發明的高強耐蝕復合鋁合金材料可以采用下述方法制備得到在連續或半連續鑄造過程中，將耐腐蝕鋁合金和高強韌鋁合金的金屬液以分離水口方式連續注入同一結晶器，順序凝固，結成—體，由引錠裝置以恒速牽引。
所述耐腐蝕鋁合金和高強韌鋁合金是兩類性能不同的鋁合金。例如Al-1.0～1.6Mn(簡稱LF21)是耐腐蝕鋁合金中的一種，Al-3.8～4.9 Cu-1.2～1.8Mg-0.3～0.9Mn(簡稱LY12)是高強韌鋁合金中的一種。
本發明的高強耐蝕復合鋁合金材料的內層合金成份中，其中的銅、鎂含量從內向外呈梯度降低。
本發明與現有技術相比的優點是1、本發明的高強耐蝕復合鋁合金材料的耐腐蝕性能與LF21鋁合金相當，但強度比LF21合金高50％以上，兼有耐腐蝕和高強度特性；2、本發明的高強耐蝕復合鋁合金材料可以通過熱處理進行強化。
圖1是本發明高強耐蝕復合鋁合金鑄件橫截面的宏觀形貌圖；圖2是圖1的鑄件橫截面的成份分布圖。
具體實施例方式
鑄造所用的原材料為工業純鋁、工業純鎂、Al-Mn10％中間合金和Al-Cu50％中間合金。主要工藝參數見表1。
表1 合金的鑄造工藝參數外澆包熔 內澆包熔體 外澆包熔體溫 節流孔徑內澆包熔體成分 鑄造速度/mm·sec-1冷卻速度/L·sec-1體成分 溫度/K度/K/mmAl-5Cu-2Mg-1Mn Al-1.5Mn 1073 10031.8 2.5 0.85壓制在500噸的油壓機上進行自由壓制，在450～500℃壓制成板材，變形量約為70％。
熱處理固溶+時效處理。固溶溫度480～500℃，固溶時間0.5～1小時，水淬，時效溫度150～200℃，時效時間8～15小時。
如圖1所示，所得鑄件的橫截面宏觀形貌清楚地顯示鑄件內外層的組織差別。
鑄件成分分布如圖2所示，是鑄件橫截面徑向的Cu含量分布，圖中的每個成分數值除圓心外都是同一圓周上四個對稱點的平均值。從圖中可以看出，合金橫截面上Cu含量的都是從鑄錠芯部到表面逐漸降低，并且當R小于約20mm時降低比較平緩，當R大于約20mm以后，Cu含量急劇下降，總的趨勢是內層Cu含量接近2024，表層接近3003，在R約為20mm-27.5mm之間是成分陡降區。此外，在鑄件的不同位置，成分分布基本上是一樣的。
合金的力學性能對鑄件進行拉伸試驗，按GB228-87測量合金的力學性能，測量結果見表2。為了便于比較，表中同時列出了LF21合金的有關力學性能。
表2 合金的力學性能抗拉強度屈服強度延伸率合金 狀態σb/MPaσ0.2/MPa δ5/％本發明合金R215 178 11本發明合金CS 300 280 8LF21防銹鋁R135 125 16LF21防銹鋁R≥120 - ≥15LF21防銹鋁Y200 185 9從表中可見，研制合金的抗拉強度比LF21防銹鋁合金高59％，屈服強度高42.4％。眾所周知，LF21合金是一種不可強化的鋁合金，但研制合金由于內層成分含有可熱處理強化的元素，因此經過T6處理后，抗拉強度和屈服強度分別比R態下提高了39.5％和57.3％。
由于合金外層成分與LF21合金接近，因此，研制合金在力學性能大幅度提高的前提下，能夠保證與LF21合金相當的耐腐蝕性能。
權利要求
1.一種高強耐蝕復合鋁合金材料，其特征在于其外層是耐腐蝕鋁合金，內層是高強韌鋁合金。
2.根據權利要求1所述的高強耐蝕復合鋁合金材料，其特征在于采用下述方法制備得到在連續或半連續鑄造過程中，將耐腐蝕鋁合金和高強韌鋁合金的金屬液以分離水口方式連續注入同一結晶器，順序凝固，結成一體，由引錠裝置以恒速牽引。
3.根據權利要求1或2所述的高強耐蝕復合鋁合金材料，其特征在于其內層合金成份中，其中的銅、鎂的含量從內向外呈梯度降低。
4.根據權利要求1或2所述的高強耐蝕復合鋁合金材料，其特征在于外層合金成份是LF12。
全文摘要
一種高強耐蝕復合鋁合金材料,其外層是耐腐蝕鋁合金,內層是高強韌鋁合金;本發明的高強耐蝕復合鋁合金材料的耐腐蝕性能與LF21鋁合金相當,但強度比LF21合金高50%以上,兼有耐腐蝕和高強度特性,可以通過熱處理進行強化。
文檔編號B22D19/16GK1386601SQ0211516
公開日2002年12月25日 申請日期2002年4月28日 優先權日2002年4月28日
發明者張衛文, 張大童, 龍雁, 李元元, 費勁 申請人:華南理工大學