过共晶Al-Cu系合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种过共晶Al

【技术实现步骤摘要】
过共晶Al
‑
Cu系合金及其制备方法


[0001]本公开属金属材料领域，特别涉及一种具有细晶初生Al2Cu相的过共晶Al
‑
Cu系合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，关于Al
‑
Cu系合金的研究和应用多集中在Cu含量小于11wt％的亚共晶合金，其可热处理强化、加工性能好、强度高，适用于生产结构复杂并且承受较大载荷的零件，例如以ZL205A合金为代表的高强度Al
‑
Cu合金因优异的力学性能在工业生产领域中开始大量替代传统的黑色金属材料。
[0003]过共晶Al
‑
Cu系合金中存在作为金属间化合物的初生Al2Cu相，由于金属间化合物与传统材料相比具有耐高温、高强度和高硬度等优点，因此过共晶Al
‑
Cu系合金在航空发动机的关键部件材料等领域具有良好的应用前景。
[0004]然而，由于过共晶Al
‑
Cu系合金中的初生Al2Cu相的形貌导致合金脆性较高。目前，对初生Al2Cu相的形貌特征的研究主要集中于通过定向凝固中不同冷却速度、不同初始成分、不同加热功率、不同抽拉速度及跃迁加速等各种参数来研究合金的组织演化规律，无法有效解决因初生Al2Cu相的形貌导致的过共晶Al
‑
Cu系合金脆性大的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题中的至少一个问题，本专利技术提供一种过共晶Al
‑
Cu系合金及其制造方法。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有改善的初生Al2Cu相的形貌的过共晶Al
‑
Cu系合金。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种制造成本低且生产工艺简单的具有改善的初生Al2Cu相的形貌的过共晶Al
‑
Cu系合金。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供一种过共晶Al
‑
Cu系合金，所述过共晶Al
‑
Cu系合金包括初生Al2Cu相和TiC
B
@TiBC晶种，其中，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，Cu的含量为33.5wt％
‑
53.0wt％，TiC
B
@TiBC晶种的含量为0.005wt％～4.0wt％。
[0009]可选地，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，TiC
B
@TiBC晶种的含量可以为0.01wt％～2.5wt％。
[0010]可选地，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，TiC
B
@TiBC晶种的含量可以为0.1wt％～1.0wt％。
[0011]可选地，所述核部中的C含量可高于所述壳部中的C含量，所述核部中的B含量可低于所述壳部中的B含量。
[0012]可选地，所述B掺杂型TiC
B
可以由TiC
x
B
y
表示，其中，0.72＜x＜0.81，0＜y＜0.17。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供一种过共晶Al
‑
Cu系合金的制造方法，所述制造方法包括：准备纯铝、纯铜及包含TiC
B
@TiBC晶种的TiCB
‑
Al晶种合金；向熔炼炉中加入纯铝，升
温熔化至680℃
‑
730℃时向熔体中加入纯铜；将熔体温度保持在720℃
‑
780℃，添加TiCB
‑
Al晶种合金，保温10min
‑
60min；熔体温度保持在700℃
‑
730℃，对熔体进行精炼处理15min
‑
40min，然后调整熔体温度至630℃
‑
730℃，进行浇注得到过共晶Al
‑
Cu系合金材料，其中，所述过共晶Al
‑
Cu系合金包括初生Al2Cu相和TiC
B
@TiBC晶种，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，Cu的含量为33.5wt％
‑
53.0wt％，TiC
B
@TiBC晶种的含量为0.005wt％～4.0wt％。
[0014]可选地，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，TiC
B
@TiBC晶种的含量可以为0.02wt％～1.5wt％。
[0015]可选地，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，TiC
B
@TiBC晶种的含量可以为0.1wt％～1.0wt％。
[0016]可选地，基于100wt％的所述TiCB
‑
Al晶种合金，所述TiC
B
@TiBC晶种的含量可以为0.5wt％
‑
5.0wt％。
[0017]如上所述，根据本专利技术的实施例，通过在过共晶Al
‑
Cu系合金中引入TiC
B
@TiBC晶种，初生Al2Cu相的形貌显著改善，由粗大枝晶变为细长板片状或块状，因此解决了因初生Al2Cu相的形貌导致的过共晶Al
‑
Cu系合金脆性大的问题。
[0018]另外，根据本专利技术的实施例，由于无需复杂的工艺和高成本的材料，就可改善初生Al2Cu相的形貌，因此，本专利技术可提供一种制造成本低且生产工艺简单的具有改善的初生Al2Cu相的形貌的过共晶Al
‑
Cu系合金。
附图说明
[0019]通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征及其它优点将被更清楚地理解，在附图中：
[0020]图1是根据现有技术的过共晶Al
‑
40Cu合金、含有0.04wt％的TiC
B
@TiBC晶种的过共晶Al
‑
40Cu合金的宏观组织和微观组织的对比；
[0021]图2是根据现有技术的过共晶Al
‑
50Cu合金、含有0.1wt％的TiC
B
@TiBC晶种的过共晶Al
‑
50Cu合金的宏观组织的对比。
具体实施方式
[0022]在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。
[0023]然而，本公开可按照许多不同的形式例示并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将要把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0024]应理解的是，当在说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，其列举存在所陈述的材料和/或成分，但不排除存在或添加一种或更多种其它材料和/或成分。
[0025]如在
技术介绍
部分中所记载的，由于过共晶Al
‑
Cu系合金中存在作为金属间化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过共晶Al
‑
Cu系合金，其特征在于，所述过共晶Al
‑
Cu系合金包括初生Al2Cu相和TiC
B
@TiBC晶种，其中，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，Cu的含量为33.5wt％
‑
53.0wt％，TiC
B
@TiBC晶种的含量为0.005wt％～4.0wt％。2.根据权利要求1所述的过共晶Al
‑
Cu系合金，其特征在于，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，TiC
B
@TiBC晶种的含量为0.01wt％～2.5wt％。3.根据权利要求1所述的过共晶Al
‑
Cu系合金，其特征在于，基于100wt％的过共晶Al
‑
Cu系合金，TiC
B
@TiBC晶种的含量为0.1wt％～1.0wt％。4.根据权利要求1所述的过共晶Al
‑
Cu系合金，其特征在于，所述核部中的C含量高于所述壳部中的C含量，所述核部中的B含量低于所述壳部中的B含量。5.根据权利要求1所述的过共晶Al
‑
Cu系合金，其特征在于，所述B掺杂型TiC
B
由TiC
x
B
y
表示，其中，0.72＜x＜0.81，0＜y＜0.17。6.一种过共晶Al
‑
Cu系合金的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：准备纯铝、纯铜及包含TiC
B
@TiBC晶种的TiCB
‑
A...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙谦谦，韩梦霞，阎汐睿，于彦锋，刘相法，
申请(专利权)人：山东大学山东迈奥晶新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：