【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属，尤其涉及一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金及其制备方法。
技术介绍
1、rr350铝合金具有较好的高温强度和持久强度，综合性能优异。rr350合金属于a1-cu-ni系，是在a1-5cu-1.5ni基础上添加多种其它元素构成。时效热处理时脱溶转变产物很复杂，按不同条件可能的转变产物，除有gp区θ”、θ'、θ，还有tmn'、tni'、tmn、tni等。
2、对al-cu-ni基可时效强化型合金的耐热性能研究的通常思路为通过改变cu/ni比、调整合金中al3ni或al3cuni或al7cu4ni相的含量来增强其热强性。另一种解决思路则是通过sc、zr、er等稀土/过渡元素添加，在原有析出序列之外引入独立的al3x(x＝sc、zr、er等)析出。而al3x析出相一般具有优良的热稳定性，被公认为是提升铝基合金高温服役性能的有效手段。然而，对ag、er、be共同作用下的耐热合金研究基本处于空白。虽然sc是铝合金中最有效的变质剂,在铝合金中加入sc能显著改善合金的综合性能。但由于sc价格昂贵,限制了其在合金中的广泛应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金及其制备方法，以解决风冷柴油机气缸盖在250～300℃严酷服役环境下的耐热性能差、热导率低，以及通过加入sc改变性能成本高的问题。
2、本专利技术采用以下技术方案：一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金，按重量百分比计，包括：
3、cu：4.5～5.5％
4、进一步地，所述合金在室温下的抗拉强度为350～359.40mpa、屈服强度为283.49～286.84mpa、热导率＞142.13w/(m·k)、延伸率为3.18～4.32％；
5、所述合金在250℃的抗拉强度为214.59～227.95mpa、屈服强度为176.47～188.26mpa、热导率＞164.83w/(m·k)、延伸率为6.98～9.61％；
6、所述合金在300℃的抗拉强度为161.45～167.13mpa、屈服强度为130.59～135.27mpa、热导率＞164.71w/(m·k)、延伸率为8.75～15.76％。
7、进一步地，所述合金内存在θ'、τ、δ、γ四种强化相。
8、一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金的制备方法，包括：
9、步骤1：将块状的zr、ni、re在220℃下保温处理2～4h；
10、步骤2：将预热后的块状的zr、ni、re与其余的块状原料混合在一起，并置于坩埚中；
11、步骤3：将盛放有原料的坩埚进行熔炼，待原料全部熔化后、且合金溶液在715±20℃时，将精炼剂压入合金液内，缓慢均匀转动直到反应停止后取出钟罩得到精炼后的铝液，并静置后得到铝合金铸锭；
12、步骤4：将铝合金铸锭在530～535℃保温8小时，升温速率15～20℃/小时，随后随炉升温至540～545℃，保温7小时后在70～75℃水中淬火得到合金样品；
13、步骤5：将合金样品在160℃进行时效处理，保温时间20～24小时，取出后空冷即可。
14、进一步地，铝合金铸锭按重量百分比计，包括：cu：4.5～5.5％，ni：1.3～1.8％，mn：0.2～0.3％，zr：0.1～0.3％，ti：0.15～0.26％，co：0.11～0.35％，sb：0.15～0.29％，fe≤0.50％，si≤0.30％，mg≤0.05％，ag：0.2～0.31％，er：0.05～0.11％，be：0.05～0.09％，其余为al。
15、进一步地，步骤2中预热的温度和时间为180～220℃预热10～15min。
16、本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术通过团簇-析出行为的联合改进微观组织和强度，可使合金在室温抗拉强度大于350mpa，250℃和300℃的抗拉强度分别达到210mpa和160mpa；
18、本专利技术通过引入ag、er、be元素改性基体合金，细化晶粒的同时，引入元素不仅与基体合金产生固溶强化作用，还形成金属间化合物，阻碍位错运动，从而提高合金的强度，且ag元素抑制cu原子的扩散，使得合金中的θ'相更细小，提升合金韧性，从而实现室温以及250～300℃高温服役环境下优良的力学性能；相较传统al cu合金，该合金在室温拥有更高的力学性能表现，以及高温状态下更优异的抗老化能力；
19、本专利技术制备得到的a1-cu-ni系合金主要强化相并非传统al-cu合金中的θ'相，而是θ'、τ、δ、γ四种强化相共存，相较传统al-cu合金中热稳定性在150-200℃的θ'相，引入热稳定性在250-350℃的τ、δ、γ的强化相；从而实现室温以及250～300℃高温服役环境下优良的力学性能；且添加ag会抑制合金中强化相的析出，从而使合金基体中保留更多的铜原子；这将增强固溶强化，有助于提高铝铜合金的强度和韧性，继而提升本合金的疲劳性能；
20、本专利技术具有很高的高温性能和优良的高温稳定性，这是由于合金中过渡族元素多，在多组元复合强化条件下，可以抑制固溶体脱溶，使合金在长期保温后仍保持介稳相的细密结构，对提高合金的热稳定性有显著作用，所以该合金不仅有良好的高温常温性能，而且长期保温后硬度损失也非常小；
21、本专利技术采用er来取代sc元素制得ag、er、be复合改性的al-cu-ni合金，改善其在250～300℃严酷服役环境下的耐热性能；
22、本专利技术中er的添加会使合金在凝固时生成al3er颗粒作为晶粒的异质形核点,从而促进α-al形核,同时该相又具有较高的硬度和脆性,在热变形时易被细化,弥散在基体中,形成很强的应力场,阻碍了位错的运动,可以起到异质强化的作用。
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1.一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金，其特征在于，按重量百分比计，包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金，其特征在于，所述合金内存在θ'、τ、δ、γ四种强化相。
4.一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金的制备方法，其特征在于，铝合金铸锭按重量百分比，包括：Cu：4.5～5.5％，Ni：1.3～1.8％，Mn：0.2～0.3％，Zr：0.1～0.3％，Ti：0.15～0.26％，Co：0.11～0.35％，Sb：0.15～0.29％，Fe≤0.50％，Si≤0.30％，Mg≤0.05％，Ag：0.2～0.31％，Er：0.05～0.11％，Be：0.05～0.09％，其余为Al。
6.根据权利要求4所述的一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金的制备方法，其特征在于，步骤2中预热的温度和时间为180～220℃预热10～15min。
【技术特征摘要】
1.一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金，其特征在于，按重量百分比计，包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金，其特征在于，所述合金内存在θ'、τ、δ、γ四种强化相。
4.一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种适用于风冷柴油机气缸盖的合金的制备方法，其特征在于，铝合金铸锭按重量百分比，包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：高培虎，孙晨，陈白阳，郭巧琴，程昊文，冉旭航，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：
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