The present invention discloses a high-strength heat-resistant aluminium alloy and its preparation method. The weight percentage expression of the alloy element is: AlaCubMncCedNieZrf, in which 83.75 < a < 89.9, 7.0 < B < 9.0, 0.5 < C < 2.0, 1.0 < d < 2.5, 1.5 < e < 2.5, 0.1 < f < 0.25, a + B + C + D + e + F = 100. The steps are as follows: selecting heat-resistant aluminium alloy system, adjusting alloy composition according to alloy solidification path, preparing alloy ingots, forging alloy ingots freely, solid solution of forged billets and aging heat treatment, obtaining a structure of heterogeneous cross-scale strengthening, i.e. homogeneous precipitation of nano-scale intermetallic compound heat-resistant phase in grain interior to strengthen the matrix, continuous and uniform distribution of micron-scale on grain boundary. Heat-resistant intermetallic compounds stabilize grain boundaries, and materials have excellent high temperature tensile strength and elongation. The tensile strength and elongation of the alloy material reached 116 MPa and 37.5% at 400 C. Compared with the existing ZL208 alloy (T6), the tensile strength and elongation of the alloy material increased by 31.8% and 2.5 times.
【技术实现步骤摘要】
一种高强耐热铝合金及其制备方法
本专利技术属于耐热铝合金材料技术,特别是一种高强耐热铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
在面对资源、能源、环境的严峻挑战下,飞机、汽车等制造业为了降低能耗、节约资源、保护环境,对结构件材料的高性能和轻量化要求越来越迫切。铝及铝合金具有密度小、强度高、加工性能好、耐腐蚀等众多优点,作为优良的结构材料,已被广泛应用于航天航空、建筑桥梁、汽车船舶、机械设备等众多领域。其中,耐热铝合金具有优异的高温抗氧化性和在温度和动静态载荷长时间作用下有较好的抗塑性变形能力和屈服强度,已广泛应用于兵器、航空航天、汽车船舶,特别是坦克的发动机活塞、缸套、箱体,导弹的壳体、航空发动机气缸、叶片、飞机蒙皮等。随着航空航天、武器装甲的发展对耐热铝合金的高温性能提出更高的要求,然而现役的铸造铝合金材料的热疲劳、耐高温等性能已临近极限状态,很难适应装备发展需求。如发动机的活塞,作为发动机燃烧室关键部件之一,工作时长时间暴露在350~400℃高温气体环境中,此外还要承受热机械疲劳作用。铸锭生产方法并广泛应用的ZL208等耐热铝合金中耐热相体积分数较少,强化效果不足,只能满足在350℃以下的温度使用。虽然ZL207合金的服役温度达到400℃,但该材料晶界处大量细网状的耐热相引发脆性,导致其在350℃~400℃的塑性过低,无法替代350~400℃温度范围的钛合金,不能够满足轻量化的发展要求。此外,复合材料因界面结合强度受限,往往导致材料塑性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强耐热铝合金材料。该材料在高温下不仅具有高的抗拉强度,而且有优异的塑性。材料制 ...
【技术保护点】
1.一种高强耐热铝合金材料,其特征在于,其合金元素重量百分比表达式为:AlaCubMncCedNieZrf,其中,83.75≤a≤89.9,7.0≤b≤9.0,0.5≤c≤2.0,1.0≤d≤2.5,1.5≤e≤2.5,0.1≤f≤0.25,a+b+c+d+e+f=100。
【技术特征摘要】
1.一种高强耐热铝合金材料,其特征在于,其合金元素重量百分比表达式为:AlaCubMncCedNieZrf,其中,83.75≤a≤89.9,7.0≤b≤9.0,0.5≤c≤2.0,1.0≤d≤2.5,1.5≤e≤2.5,0.1≤f≤0.25,a+b+c+d+e+f=100。2.如权利要求1所述的高强耐热铝合金材料,其特征在于,该铝合金材料具有异域跨尺度强化的结构组织。3.如权利要求1或2所述的高强耐热铝合金材料,其特征在于,该铝合金材料的组织特征在于:晶粒内部均匀地析出纳米级的金属间化合物Al20Cu2Mn3、Al2Cu耐热相,晶界上析出连续均匀分布的微米级耐热金属间化合物Al16Cu4Mn2Ce、Al7Cu4Ni。4.如权利要求1-3任一所述的高强耐热铝合金材料,其特征在于,所述材料具有优异的400℃的抗拉强度达到105~117MPa和延伸率29%~38%。5.一种制备耐热高强铝合金材料的方法,包括以下步骤:第一步:选取耐热铝合金体系,根据四元合金富铝端和三元合金富铝端,调整合金成分AlaCubMncCedNieZrf,83.75≤a≤89.9,7.0≤b≤9.0,0.5≤c≤2.0,1.0≤d≤2.5,1.5≤e≤2.5,0.1≤f≤0.25,a+b+c+d+e+f=100,使其在凝固过程中晶界均匀地析出微米尺度的Al16Cu4Mn2Ce、Al7Cu4Ni金属间化合物相,晶粒内均匀地析出纳米级的金属间化合物Al20Cu2Mn3、Al2Cu相,其中,根据凝固...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈光,苏翔,祁志祥,李沛,
申请(专利权)人:南京玖铸新材料研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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