铝-铜-碲合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了铝‑铜‑碲合金及其制备方法，所述铝‑铜‑碲合金由质量分数3.0～5.0％的铜、质量分数0.1～1.0％的碲和质量分数94.0～96.9％的铝组成。该铝‑铜‑碲合金的制备方法有两种；第一种以铝锭及铜粉和碲粉为原料，将铜粉和碲粉混合均匀后压制成块状体或片状体，第二种以铝锭和铜碲中间合金为原料；将铝锭加热熔化得到铝熔体后，升温至1100～1200℃，在该温度将铜碲块状体或片状体分5～10批次用石墨钟罩压入铝熔体中，或者在该温度将铜碲中间合金加入铝熔体中，在搅拌下熔化并混合均匀形成符合要求的铝‑铜‑碲合金熔体，然后降温至700～740℃，浇注到预热的金属模具中，空冷至室温即得到铝‑铜‑碲合金。

Al Cu te alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
铝-铜-碲合金及其制备方法
本专利技术属于铝合金材料
，涉及铝-铜-碲合金及其制备方法。
技术介绍
近些年来，随着汽车、航空等行业的高速发展，汽车及飞机的轻量化、低成本化成为研究的热点，铝铜合金由于具有较高的塑性、强度以及易切削加工性，在汽车及航空工业得到了广泛的应用。但铝铜合金的凝固温度范围较宽，在铸造过程中易出现晶内偏析，导致其铸造性能较差，力学性能和导电性能难以满足市场的需求。为了改善铸造铝铜合金的性能，变质处理是通常采用的一种方法，所使用的变质剂为Ti、La、Ce、Er或Sc，但在提高铝铜合金力学性能的同时会降低铝铜合金的导电性能。研究发现，碲是铝-硅合金的有效变质剂，不仅可以细化共晶硅相，使初生α-Al枝晶胞的尺寸及二次枝间隙尺寸变小，提高铝合金的力学性能，而且能够降低杂质元素在铝中的固溶度，使杂质元素在铝中由固溶态转变为析出态，有利于铝硅合金导电性能的提升。但碲作为变质剂加入铝-硅合金熔体一般是直接以纯碲的形式加入(见《碲作为铝-硅合金变质剂的研究》，陕西机械学院，黄积荣等，现代铸造，1981年02期)，由于碲的熔点(452℃)低于铝的熔点(660℃)，因而在铝-硅合金熔炼过程易烧损，降低了碲的收得率，此外，碲和铝的润湿性较差，易造成碲在铝-硅合金熔体中分布不均匀。为了提高含碲铝合金中碲的收得率，CN201510575346.9提供了铝碲中间合金及其制备方法与应用，所述铝碲中间合金由质量分数为0.1％～48％的碲，质量分数为52％～99.9％的铝组成。制备铝碲中间合金以纯度≥99.7％的碲和铝为原料，制备含碲铝合金以铝碲中间作为碲的原料。以铝碲中间合金代替纯碲制备含碲铝合金虽然可提高碲的收得率，但存在以下问题：(1)在制备铝碲中间合金时，是将纯碲压入铝熔体，必然存在碲的烧损；(2)将铝碲中间合金加入铝熔体或含其它元素的铝熔体进行熔炼，所制备的含碲铝合金中碲的收得率提高10％左右，提高幅度偏低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供铝-铜-碲合金及其制备方法，以便进一步提高碲在铝合金中的收得率，获得力学性能和导电性能优良的铝-铜-碲合金。本专利技术所述铝-铜-碲合金，由质量分数3.0％～5.0％的铜、质量分数0.1％～1.0％的碲，质量分数94.0％～96.9％的铝组成。其组织的物相包括初生α-Al相、Al-Cu-Te第二相及沿晶界析出的Fe、Si等杂质元素。本专利技术所述铝-铜-碲合金的制备方法，有以下两种，它们属于一个总的专利技术构思，即将铜和碲以其组合体的形式加入铝熔体。一种组合体是铜粉和碲粉压制成的块状体或片状体，另一种组合体是铜碲中间合金。1、第一种方法，工艺步骤如下：(1)配料以纯度≥99.7％的铝锭及纯度≥99.9％的铜粉和碲粉为原料，按上述铝-铜-碲合金中铝、铜、碲的质量分数计量铝锭、铜粉和碲粉；(2)铜粉和碲粉的成型将计量好的铜粉和碲粉混合均匀后放入模具中压制成块状体或片状体；(3)熔炼将计量好的铝锭在660℃～800℃加热熔化，得到铝熔体，然后将铝熔体升温至1100℃～1200℃并在该温度将步骤(2)成型的铜碲块状体或片状体分5～10批次用石墨钟罩压入铝熔体中，每次成型铜碲块状体或片状体的压入量为其总质量的10％～20％，每次压入成型铜碲块状体或片状体后反应10min～15min再压入下一批次，在反应过程中对熔体进行搅拌，当最后批次的成型铜碲块状体或片状体压入熔体后搅拌至完全熔化并混合均匀得到符合要求的铝-铜-碲合金熔体；(4)浇注将步骤(3)得到的铝-铜-碲合金熔体降温至700℃～740℃，在搅拌扒渣后浇注到预热至120℃～200℃的金属模具中，空冷至室温即得到铝-铜-碲合金。上述方法的步骤(2)中，铜粉和碲粉的成型使用电加热压片机，成型压力为1MPa～2MPa，成型温度为100℃～150℃，保温和施压时间为5min～15min。上述方法的步骤(3)中，可直接将铜碲块状体或片状体用石墨钟罩压入熔体中，也可将铜碲块状体或片状体用铝箔包裹后用石墨钟罩压入熔体中，优选后者。上述方法的步骤(3)中，对熔体进行搅拌使用电动搅拌机，电动搅拌机的转速为240转/min～400转/min。2、第二种方法，工艺步骤如下：(1)配料以铜碲中间合金和纯度≥99.7％的铝锭为原料，按上述铝、铜、碲的质量分数计量铜碲中间合金和铝锭；(2)熔炼将计量好的铝锭在660℃～800℃加热熔化，得到铝熔体，然后将铝熔体升温至1100℃～1200℃，在该温度将铜碲中间合金加入铝熔体并进行搅拌，当铜碲中间合金完全熔化并混合均匀后得到符合要求的铝-铜-碲合金熔体；(3)浇注将步骤(2)得到的铝-铜-碲合金熔体降温至700℃～740℃，在搅拌扒渣后浇注到预热至120℃～200℃的金属模具中，空冷至室温即得到铝-铜-碲合金。上述方法的步骤(2)中，对熔体进行搅拌使用电动搅拌机，电动搅拌机的转速为240转/min～400转/min。本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术所述方法以铝锭、铜粉和碲粉为原料，或者以铜碲中间合金和铝锭为原料，得到了新的铝合金——铝-铜-碲合金，本专利技术所述铝-铜-碲合金相对于铝-铜合金，力学性能和导电性能均明显提高(见实施例3和对比例1)；且经过退火处理后，碲的变质、净化效果基本不变(见各实施例)。2、本专利技术所述方法将铜碲中间合金加入铝熔体，或者将铜粉和碲粉混合均匀后压制成的块状体或片状体并分批次压入铝熔体，有效提高了铝合金中碲的收得率；相对于将铜粉和碲粉混合均匀后以粉状混合物分批次压入铝熔体得到的铝-铜-碲合金，碲的收得率提高70.9％(见实施例3和对比例2)，相对于将铝碲中间合金加入铝熔体后，再将铜粉压制成的块状体或片状体分批次压入含碲的铝熔体后得到的铝-铜-碲合金，碲的收得率提高48％(见实施例3和对比例3)。附图说明图1是实施例3所制备的铝-铜-碲合金未经均匀化退火取样的SEM图；图2是实施例3所制备的铝-铜-碲合金未经均匀化退火取样的EDS图；图3是对比例1所制备的铝-铜合金未经均匀化退火取样的SEM图；图4是对比例1所制备的铝-铜合金未经均匀化退火取样的EDS图；图5是对比例2所制备的铝-铜-碲合金未经均匀化退火取样的SEM图；图6是对比例2所制备的铝-铜-碲合金未经均匀化退火取样的EDS图；图7是实施例3所制备的铝-铜-碲合金的显微镜金相组织图，其中，(a)图是未经均匀化退火的铝-铜-碲合金的金相组织图，(b)图是经均匀化退火后铝-铜-碲合金的金相组织图；图8是对比例1所制备的铝-铜合金的显微镜金相组织图，其中，(a)图是未经均匀化退火的铝-铜合金的金相组织图，(b)图是经均匀化退火后铝-铜合金的金相组织图；图9是对比例2所制备的铝-铜-碲合金的显微镜金相组织图，其中，(a)图是未经均匀化退火的铝-铜-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铝-铜-碲合金，其特征在于该合金由质量分数3.0％～5.0％的铜、质量分数0.1％～1.0％的碲，质量分数94.0％～96.9％的铝组成。/n

【技术特征摘要】
1.铝-铜-碲合金，其特征在于该合金由质量分数3.0％～5.0％的铜、质量分数0.1％～1.0％的碲，质量分数94.0％～96.9％的铝组成。


2.一种权利要求1所述铝-铜-碲合金的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)配料
以纯度≥99.7％的铝锭及纯度≥99.9％的铜粉和碲粉为原料，按权利要求1中铝、铜、碲的质量分数计量铝锭、铜粉和碲粉；
(2)铜粉和碲粉的成型
将计量好的铜粉和碲粉混合均匀后放入模具中压制成块状体或片状体；
(3)熔炼
将计量好的铝锭在660℃～800℃加热熔化，得到铝熔体，然后将铝熔体升温至1100℃～1200℃并在该温度将步骤(2)成型的铜碲块状体或片状体分5～10批次用石墨钟罩压入铝熔体中，每次成型铜碲块状体或片状体的压入量为其总质量的10％～20％，每次压入成型铜碲块状体或片状体后反应10min～15min再压入下一批次，在反应过程中对熔体进行搅拌，当最后批次的成型铜碲块状体或片状体压入熔体后搅拌至完全熔化并混合均匀得到符合要求的铝-铜-碲合金熔体；
(4)浇注
将步骤(3)得到的铝-铜-碲合金熔体降温至700℃～740℃，在搅拌扒渣后浇注到预热至120℃～200℃的金属模具中，空冷至室温即得到铝-铜-碲合金。


3.根据权利要求2所述铝-铜-碲合金的制备方法，其特征在于步骤(2)中铜粉和碲粉的成型使用电加热压片机，成型压力为1MPa～2MPa，成型温度为100℃～150℃，保温和施压时间为5min～...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶金文，刘颖，杜壮，杨璐霏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51