專利名稱：一種低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種Al-5%Cu基合金的制備方法。
背景技術：
Al-5%Cu基合金即為含Cu 5wty。的鋁銅合金，它具有高強度，良好的塑性、 韌性及抗蝕能力等優點，廣泛應用于航空航天領域。但是目前制備的Al-5%Cu 基合金的方法存在工藝復雜，結晶溫度范圍寬，合金組織縮松，導致Al-5。/。Cu 基合金在鑄造過程中熱裂傾向性高，產生鑄造缺陷的問題。
發明內容
本發明目的是為了解決現有Al-5%Cu基合金的制備方法存在工藝復雜， 結晶溫度范圍寬，合金組織縮松，導致Al-5%Cu基合金在鑄造過程中熱裂傾 向性高，產生鑄造缺陷的問題，而提供一種低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的 制備方法。
低熱裂傾向性Al-5MCu基合金的制備方法按以下步驟實現 一、按質量 比稱取64.25% 82.85%的質量純度為99.99%的鋁、10%的鋁銅中間合金、 2°/。 5%的鋁錳中間合金、1.25% 5%的鋁鋯中間合金、1.25°/。 7.5%的鋁釩 中間合金、2°/。 5%的鋁鈦硼中間合金、0.15% 0.25%的鎘和0.5% 3%的鋁 釔中間合金，然后用質量濃度為10%的NaOH進行表面清洗，干燥后混合裝 入石墨坩堝中；二、將石墨坩堝置于700 75(TC的條件下加熱至稱取的原料 完全熔化，然后通入質量純度為99.99%的氬氣30 60min，空冷后取出，即 得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金；其中步驟一中鋁銅中間合金含銅50wt%; 鋁錳中間合金含錳10wt%;鋁鋯中間合金含鋯4wt%;鋁釩中間合金含釩4wt%; 鋁鈦硼中間合金含鈦5wtn/。，含硼lwtM;鋁釔中間合金含釔為10wt%。
本發明工藝簡單，易于操作，原料中不含有貴重元素，生產成本低；本發 明中稀土元素Y(釔)的加入使Al-5y。Cu基合金的結晶溫度區間縮小了，此外， Y與A1、 Cu及V(釩)等具有較強的交互作用，形成化合物，并沿晶界析出， 在合金凝固前期阻止晶粒生長細化了二次枝晶間距，從而細化了合金組織，并且對晶界處第二相起到了變質作用，使合金組織變得更加細小、致密，降低了
Al-5。/。Cu基合金在鑄造過程中熱裂傾向性，其最大熱裂抗力值為370 520N， 與未經過添加稀土 Y處理的同體系Al-5%Cu基合金相比，熱裂抗力增加了 12.1% 57.6%，降低了鑄造缺陷。
圖1為具體實施方式
十中所得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的凝固曲線圖。
具體實施例方式
本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方 式間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的制備方法 按以下步驟實現 一、按質量比稱取64.25% 82.85°/。的質量純度為99.99%的 鋁、10%的鋁銅中間合金、2°/。 5%的鋁錳中間合金、1.25% 5%的鋁鋯中間 合金、1.25°/。 7.5%的鋁釩中間合金、2% 5%的鋁鈦硼中間合金、0.15% 0.25%的鎘和0.5% 3%的鋁釔中間合金，然后用質量濃度為10。/。的NaOH進 行表面清洗，干燥后混合裝入石墨坩堝中；二、將石墨坩堝置于700 750°C 的條件下加熱至稱取的原料完全熔化，然后通入質量純度為99.99%的氬氣 30 60min，空冷后取出，即得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金；其中步驟一中 鋁銅中間合金含銅50wt%;鋁錳中間合金含錳10wt%;鋁鋯中間合金含鋯
4wt%;鋁釩中間合金含釩4wt。/。；鋁鈦硼中間合金含鈦5wtQ/c)，含硼lwty。；鋁
釔中間合金含釔為10wt%。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中按質量
比稱取71.8%的質量純度為99.99%的鋁、10%的鋁銅中間合金、3%的鋁錳中 間合金、4%的鋁鋯中間合金、6.5%的鋁釩中間合金、3%的鋁鈦硼中間合金、 0.2%的鎘和1.5%的鋁釔中間合金。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
本實施方式中所得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金，經檢測其最大熱裂抗 力值為420N，與未經過添加稀土Y處理的同體系Al-5。/。Cu基合金相比，熱裂 抗力增加了 33.5%。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中按質量比稱取72.8%的質量純度為99.99%的鋁、10。/。的鋁銅中間合金、4%的鋁錳中 間合金、3%的鋁鋯中間合金、5%的鋁釩中間合金、3%的鋁鈦硼中間合金、0.2% 的鎘和2%的鋁釔中間合金。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
本實施方式中所得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金，經檢測其最大熱裂抗 力值為400N，與未經過添加稀土Y處理的同體系Al-5。/。Cu基合金相比，熱裂 抗力增加了31.4%。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中按質量 比稱取67.75°/。的質量純度為99.99%的鋁、10%的鋁銅中間合金、2%的鋁錳中 間合金、5%的鋁鋯中間合金、7.5%的鋁釩中間合金、5%的鋁鈦硼中間合金、 0.25%的鎘和2.5%的鋁釔中間合金。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
本實施方式中所得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金，經檢測其最大熱裂抗 力值為390N，與未經過添加稀土Y處理的同體系Al-5。/。Cii基合金相比，熱裂 抗力增加了22.5%。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中按質量 比稱取82.35°/。的質量純度為99.99%的鋁、10%的鋁銅中間合金、2%的鋁錳中 間合金、1.25%的鋁鋯中間合金、1.25%的鋁釩中間合金、2%的鋁鈦硼中間合 金、0.15%的鎘和1%的鋁釔中間合金。其它步驟及參數與具體實施方式
一相 同。
本實施方式中所得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金，經檢測其最大熱裂抗 力值為500N,與未經過添加稀土Y處理的同體系Al-5Q/。Cu基合金相比，熱裂 抗力增加了52.5%。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一、二、三、四或五不同的 是步驟二中將石墨坩堝置于720 740'C的條件下加熱。其它步驟及參數與具 體實施方式一、二、三、四或五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
六不同的是步驟二中將石墨 坩堝置于730'C的條件下加熱。其它步驟及參數與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
七不同的是步驟二中通入質 量純度為99.99%的氬氣40 50min。其它步驟及參數與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
七不同的是步驟二中通入質量純度為99.99%的氬氣45min。其它步驟及參數與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
十本實施方式低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的制備方法 按以下步驟實現 一、按質量比稱取64.25%的質量純度為99.99%的鋁、10% 的鋁銅中間合金、5%的鋁錳中間合金、5%的鋁鋯中間合金、7.5%的鋁釩中間 合金、5%的鋁鈦硼中間合金、0.25%的鎘和3%的鋁釔中間合金，然后用質量 濃度為10%的NaOH進行表面清洗，干燥后混合裝入石墨坩堝中；二、將石 墨坩堝置于75(TC的條件下加熱至稱取的原料完全熔化，然后通入質量純度為 99.99%的氬氣50min，空冷后取出，即得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金；其 中步驟一中鋁銅中間合金含銅50wt°/。；鋁錳中間合金含錳10wt%;鋁鋯中間
合金含鋯4wtW;鋁釩中間合金含釩4wtM;鋁鈦硼中間合金含鈦5wt。/。，含硼 lwt%;鋁釔中間合金含釔為10wt%。
本實施方式中所得低熱裂傾向性Al-5。/。Cu基合金，經檢測由圖1中可知， 八1-5%01基合金的結晶溫度區間縮小了，因為添加Y元素后合金的液相線TE 顯著降低，固相線1V略有上升，所以合金的結晶區間AT-TE-Tw縮小，改善 了合金的熱裂傾向；經檢測其最大熱裂抗力值為520N，與未經過添加稀土Y 處理的同體系Al-5。/。Cu基合金相比，熱裂抗力增加了 57.6%。
具體實施方式
十一本實施方式低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的制備方 法按以下步驟實現 一、按質量比稱取75%的質量純度為99.99%的鋁、10% 的鋁銅中間合金、3.5%的鋁錳中間合金、3.75%的鋁鋯中間合金、2%的鋁釩中 間合金、4%的鋁鈦硼中間合金、0.25%的鎘和1.5%的鋁釔中間合金，然后用 質量濃度為10%的NaOH進行表面清洗，干燥后混合裝入石墨坩堝中；二、 將石墨坩堝置于73(TC的條件下加熱至稱取的原料完全熔化，然后通入質量純 度為99.99%的氬氣60min，空冷后取出，即得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金； 其中步驟一中鋁銅中間合金含銅50wt%;鋁錳中間合金含錳10wt%;鋁鋯中 間合金含鋯4wtc/。；鋁釩中間合金含釩4wtM;鋁鈦硼中間合金含鈦5wtM，含 硼lwtM;鋁釔中間合金含釔為10wt%。
本實施方式中所得低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金，經檢測其最大熱裂抗 力值為450N，與未經過添加稀土Y處理的同體系Al-5Q/。Cu基合金相比，熱裂 抗力增加了36.4%。
權利要求
1、一種低熱裂傾向性Al-5％Cu基合金的制備方法，其特征在于低熱裂傾向性Al-5％Cu基合金的制備方法按以下步驟實現一、按質量比稱取64.25％～82.85％的質量純度為99.99％的鋁、10％的鋁銅中間合金、2％～5％的鋁錳中間合金、1.25％～5％的鋁鋯中間合金、1.25％～7.5％的鋁釩中間合金、2％～5％的鋁鈦硼中間合金、0.15％～0.25％的鎘和0.5％～3％的鋁釔中間合金，然后用質量濃度為10％的NaOH進行表面清洗，干燥后混合裝入石墨坩堝中；二、將石墨坩堝置于700～750℃的條件下加熱至稱取的原料完全熔化，然后通入質量純度為99.99％的氬氣30～60min，空冷后取出，即得低熱裂傾向性Al-5％Cu基合金；其中步驟一中鋁銅中間合金含銅50wt％；鋁錳中間合金含錳10wt％；鋁鋯中間合金含鋯4wt％；鋁釩中間合金含釩4wt％；鋁鈦硼中間合金含鈦5wt％，含硼1wt％；鋁釔中間合金含釔為10wt％。
2、 根據權利要求1所述的一種低熱裂傾向性Al-5WCu基合金的制備方法， 其特征在于步驟一中按質量比稱取71.8%的質量純度為99.99%的鋁、10%的鋁 銅中間合金、3%的鋁錳中間合金、4%的鋁鋯中間合金、6.5%的鋁釩中間合金、 3%的鋁鈦硼中間合金、0.2%的鎘和1.5%的鋁釔中間合金。
3、 根據權利要求1所述的一種低熱裂傾向性Al-5。/。Cu基合金的制備方法， 其特征在于步驟一中按質量比稱取72.8%的質量純度為99.99%的鋁、10%的鋁 銅中間合金、4%的鋁錳中間合金、3%的鋁鋯中間合金、5%的鋁釩中間合金、 3%的鋁鈦硼中間合金、0.2%的鎘和2%的鋁釔中間合金。
4、 根據權利要求1所述的一種低熱裂傾向性Al-5MCu基合金的制備方法， 其特征在于步驟一中按質量比稱取67.75%的質量純度為99.99%的鋁、10%的 鋁銅中間合金、2%的鋁錳中間合金、5°/。的鋁鋯中間合金、7.5%的鋁釩中間合 金、5°/。的鋁鈦硼中間合金、0.25°/。的鎘和2.5%的鋁釔中間合金。
5、 根據權利要求1所述的一種低熱裂傾向性Al-5。/。Cu基合金的制備方法， 其特征在于步驟一中按質量比稱取82.35%的質量純度為99.99%的鋁、10°/。的 鋁銅中間合金、2°/。的鋁錳中間合金、1.25%的鋁鋯中間合金、1.25%的鋁釩中 間合金、2%的鋁鈦硼中間合金、0.15%的鎘和1%的鋁釔中間合金。
6、 根據權利要求l、 2、 3、 4或5所述的一種低熱裂傾向性Al-5y。Cu基合金的制備方法，其特征在于步驟二中將石墨坩堝置于720 74(TC的條件下 加熱。
7、 根據權利要求6所述的一種低熱裂傾向性Al-5。/cCu基合金的制備方法， 其特征在于步驟二中將石墨坩堝置于73(TC的條件下加熱。
8、 根據權利要求7所述的一種低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的制備方法， 其特征在于步驟二中通入質量純度為99.99%的氬氣40 50min。
9、 根據權利要求7所述的一種低熱裂傾向性Al-5%Cu基合金的制備方法， 其特征在于步驟二中通入質量純度為99.99%的氬氣45min。
全文摘要
一種低熱裂傾向性Al-5％Cu基合金的制備方法，它涉及一種Al-5％Cu基合金的制備方法。它解決了現有Al-5％Cu基合金的制備方法存在工藝復雜，結晶溫度范圍寬，合金組織縮松，導致Al-5％Cu基合金在鑄造過程中熱裂傾向性高，產生鑄造缺陷的問題。方法一、稱取原料，進行表面清洗，干燥后混合裝入石墨坩堝中；二、將石墨坩堝中原料完全熔化，然后通入氬氣，空冷后取出，即得低熱裂傾向性Al-5％Cu基合金。本發明工藝簡單，結晶溫度區間縮小了，合金組織致密，降低了Al-5％Cu基合金在鑄造過程中熱裂傾向性，其最大熱裂抗力值為370～520N，熱裂抗力增加了12.1％～57.6％，降低了鑄造缺陷。
文檔編號C22C1/03GK101497948SQ200910071570
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者朱兆軍, 敏 李, 王宏偉, 鄒鶉鳴, 魏尊杰 申請人:哈爾濱工業大學