阅读说明：本技术 一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法 (High-performance high-temperature aluminum alloy bar and preparation method thereof ) 是由 柴知章 陈姗姗 黄自成 刘洪云 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高性能高温铝合金棒料的制备方法,所述制备方法包括：(1)将铝锭先加热至700-750℃,之后加热至800-850℃,使得铝锭熔化；(2)将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭,之后加热至800-850℃；(3)降温至700-750℃后加入Mg和Sn并熔化；(4)冷却成型后得到坯体；制得的高性能高温铝合金棒料含有以下质量百分比成分：Cu 1.9～2.7、Fe 0.9～1.3、Mg 1.3～1.8、Ni 0.9～1.2、Si 0.1～0.25、Ti0.04～0.1、杂质0.05～0.15和余量Al。通过对合金成分、加料顺序、处理条件的优化,使得制得高性能高温铝合金棒料晶粒细化、组织均匀,提高了材料的力学性能。(The invention discloses a preparation method of a high-performance high-temperature aluminum alloy bar, which comprises the following steps: (1) heating the aluminum ingot to 700-750 ℃, and then heating to 800-850 ℃ so as to melt the aluminum ingot; (2) adding Al-Cu alloy, Al-Ni alloy and Al-Fe alloy into the melted aluminum ingot, and then heating to 800-850 ℃; (3) cooling to 700-750 ℃, adding Mg and Sn and melting; (4) cooling and forming to obtain a blank; the prepared high-performance high-temperature aluminum alloy bar contains the following components in percentage by mass: 1.9-2.7 parts of Cu, 0.9-1.3 parts of Fe, 1.3-1.8 parts of Mg, 0.9-1.2 parts of Ni, 0.1-0.25 part of Si, 0.04-0.1 part of Ti0.05-0.15 part of impurity and the balance of Al. By optimizing the alloy components, the feeding sequence and the processing conditions, the prepared high-performance high-temperature aluminum alloy bar has refined grains and uniform tissue, and the mechanical property of the material is improved.)

一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金材料领域，具体地，涉及一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法。

背景技术

2618高性能铝合金是指在高温下有足够的抗氧化性，在高温和载荷(动态和静态)长时间的作用下，具有抵抗塑性变形(蠕变)和破坏能力的铝合金。该种铝合金由于具有导热性和比重轻等优点，所以在航空航天上得到广泛应用。欧美等发达国家均将该种铝合金列为国家战略基础材料，不断开发和完善。近年来因绿色环保要求，汽车发动机的小排量，高功率是发展趋势，发动机增加涡轮增压器是汽车生产企业的必然选择。国际增压器巨头纷纷在国内建厂，但用于生产第二代涡轮增压器的叶轮2618铝合金棒材国内无法供应(国内产品抗疲劳强度达不到要求)。船用、铁路内燃机车所用高性能大功率柴油机采用的涡轮增压器2618叶轮锻坯也需要大规模进口(这种锻坯是采用直径100-250mm 2618圆棒锻造而成)。基于这种市场情况，本发明基于批量工业化生产的2618铝合金圆棒。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能高温铝合金棒料及其制备方法，解决了现有的铝合金棒在高温环境下容易变形、且材料晶粒粗大、组织不均匀，容易开裂的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高性能高温铝合金棒料的制备方法，所述制备方法包括：

(1)将铝锭先加热至700-750℃，之后加热至800-850℃，使得铝锭熔化；

(2)将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800-850℃；

(3)降温至700-750℃后加入Mg和Sn并熔化；

(4)冷却成型后得到坯体。

优选地，在加入Mg和Sn后，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除。

优选地，去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H₂和Na。

优选地，将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料。

优选地，所述淬火处理的条件包括温度为162-169℃，时间包括6-10h。

本发明提供了一种高性能高温铝合金棒料，所述高性能高温铝合金棒料由权利要求1-5中任意一项所述的制备方法得到。

优选地，高性能高温铝合金棒料含有以下质量百分比成分：

Cu 1.9～2.7、Fe 0.9～1.3、Mg 1.3～1.8、Ni 0.9～1.2、Si 0.1～0.25、Ti0.04～0.1、杂质0.05～0.15和余量Al。

本发明提供了一种高性能高温铝合金棒料的制备方法，所述制备方法包括：(1)将铝锭先加热至700-750℃，之后加热至800-850℃，使得铝锭熔化；(2)将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800-850℃；(3)降温至700-750℃后加入Mg和Sn并熔化；(4)冷却成型后得到坯体；制得的高性能高温铝合金棒料含有以下质量百分比成分：Cu 1.9～2.7、Fe 0.9～1.3、Mg 1.3～1.8、Ni 0.9～1.2、Si 0.1～0.25、Ti0.04～0.1、杂质0.05～0.15和余量Al。通过对合金成分、加料顺序、处理条件的优化，使得制得高性能高温铝合金棒料晶粒细化、组织均匀，提高了材料的力学性能。

发明的其他特征和优点将在随后的

具体实施方式

部分予以详细说明。

附图说明

图1为对比例1提供的铝合金圆棒的局部微观结构图；

图2为实施例3制备的铝合金圆棒的局部微观结构图；

图3为对比例1和实施例3中圆棒的取样点示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

将铝锭先加热至700℃，之后加热至800℃，使得铝锭熔化；将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至800℃；降温至700℃后加入Mg和Sn并熔化，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除(去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H₂和Na)；冷却成型后得到坯体；将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料；所述淬火处理的条件包括温度为162℃，时间包括6h。

实施例2

将铝锭先加热至750℃，之后加热至850℃，使得铝锭熔化；将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至850℃；降温至750℃后加入Mg和Sn并熔化，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除(去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H₂和Na)；冷却成型后得到坯体；将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料；所述淬火处理的条件包括温度为169℃，时间包括10h。

实施例3

将铝锭先加热至720℃，之后加热至820℃，使得铝锭熔化；将Al-Cu合金、Al-Ni合金和Al-Fe合金加入熔化后的铝锭，之后加热至820℃；降温至720℃后加入Mg和Sn并熔化，从混合物底部通过惰性气体使得混合内部杂质漂浮并去除(去除的杂质包括氧化物、碳化物、金属间化合物、H₂和Na)；冷却成型后得到坯体；将成型后的坯体进行淬火处理，得到铝合金棒料；所述淬火处理的条件包括温度为165℃，时间包括8h。

对比例1

日本进口铝合金圆棒。

表1

表1为对比例1和实施例3制得的铝合金圆棒的组成成分。

表2

表2为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒拉伸性能的数据对比。

表3

表3为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒密度对比数据。

表4

表4为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒的硬度数据对比(直径10mm钢球，1000Kg力)。

表5

表5为对比例1和实施例3提供的铝合金圆棒的电导率(IACS)数据对比。

通过上述数据对比，可以看出：(1)制得的铝合金圆棒化学成分中，Fe含量1.12％，Ni含量为1.06％，铁镍比为1.06：1；而进口棒料的Fe含量1.04％，Ni含量为1.08％，铁镍比为0.96：1；相比之下，进口棒料的铁镍比更接近1：1。(2)制得的铝合金圆棒与日本进口棒材相比，延伸率相当，抗拉强度高10MPa，力学性能在合理范围以内。(3)制得的铝合金圆棒与日本进口棒料相比，硬度值偏高(+10HBW)，电导率偏低(-3％IACS)。(4)改善了铸造合金添加顺序，确定了Ni/Fe比，合金含量控制，得到了较为优良的金相组织。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。