一種提高銅-鋁-鎂合金強度和導(dǎo)電率的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高銅-鋁-鎂合金強度和導(dǎo)電率的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是一種較年輕的金屬材料，在20世紀(jì)初才開始工業(yè)應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間，鋁材主要用于制造軍用飛機。戰(zhàn)后，由于軍事工業(yè)對鋁材的需求量驟減，鋁工業(yè)界便著手開發(fā)民用鋁合金，使其應(yīng)用范圍由航空工業(yè)擴展到建筑業(yè)、容器包裝業(yè)、交通運輸業(yè)、電力和電子工業(yè)、機械制造業(yè)和石油化工等國民經(jīng)濟各部門，應(yīng)用到人們的日常生活當(dāng)中?，F(xiàn)在，鋁材的用量之多，范圍之廣，僅次于鋼鐵，成為第二大金屬材料。
[0003]1、高強度鑄造鋁合金和變形鋁合金
一般鑄造招合金包括AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系4個系列，其中以AlCu系和AlZn系鋁合金的強度最高，但多數(shù)在200Mpa?300Mpa之間，高于400Mpa的只有AlCu系的少數(shù)幾個牌號，但因采用精鋁基體且加入貴重元素，制造成本很高;Α1Ζη系鑄造合金的耐熱性能很差。因此，一般鑄造鋁合金與變形鋁合金相比因強韌性稍遜使其應(yīng)用范圍受到較大的限制。許多重要用途如特種重載車負(fù)重輪、航空用鋁合金等多采用變形鋁合金，而不是鑄造鋁合金。變形鋁合金通過擠壓、軋制、鍛造等手段減少了缺陷，細化了晶粒，提高了致密度，因而具有很高的強度、優(yōu)良的韌性以及良好的使用性能。但是，對設(shè)備和工裝模具要求高，工序多，因此變形鋁合金生產(chǎn)周期長、成本很高。與變形鋁合金相比，鑄造鋁合金具有價格低廉、組織各向同性、可以獲得特殊的組織、易于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件、可以小批量生產(chǎn)也可以大批量生產(chǎn)等諸多優(yōu)點。因此，開發(fā)出能夠替代部分變形鋁合金的高強韌鑄造鋁合金材料及其鑄造成形工藝，可以達到以鑄代鍛、縮短制造周期、降低制造成本的目的，具有重要的理論意義和重大的實際應(yīng)用價值。
[0004]在高強韌鑄造鋁合金的發(fā)展過程中，法國于20世紀(jì)初研制成功的A-U5GT占有重要的地位，在目前具有代表性的高強韌鑄造鋁合金中它的歷史最久、應(yīng)用最為廣泛。我國目前沒有與它對應(yīng)的牌號。
[0005]2、高溫鋁合金
高溫合金又稱耐熱高強合金、熱強合金或超合金，是在20世紀(jì)40年代隨著航空渦輪發(fā)動機的出現(xiàn)發(fā)展起來的一種重要金屬材料，能在高溫氧化氣氛和燃氣腐蝕條件下長期承受較大的工作負(fù)荷，主要用于燃氣輪機的熱端部件，是航空航天、艦船、發(fā)電、石油化工和交通運輸工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料。其中有些合金亦可用于生物工程作骨科和齒科材料。
[0006]常用的高溫合金包括鎳基、鐵基和鈷基合金，能在600?1100°C高溫環(huán)境下工作；而耐熱鋁合金則是冷戰(zhàn)期間發(fā)展起來的。耐熱高強鋁合金適于在400°C以下的熱環(huán)境中長期承受較大的工作載荷，在航空航天、重工機械等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。除航空渦輪發(fā)動機、燃氣輪機等直接與高溫燃氣接觸的部件之外，其余高溫高壓強動力部件均可采用耐熱聞強招合金鑄造。
[0007]由于鋁合金比較容易加工，隨著加工技術(shù)水平的提高，在強度滿足要求的情況下，人們越來越多地采用變形鋁合金替代鑄造鋁合金。因此耐熱高強鋁合金又分為鑄造用合金和變形用合金兩大類。
[0008]而在國民經(jīng)濟和國防現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展中具有廣泛用途和極光明前景的耐熱高強變形鋁合金，國內(nèi)外文獻中報導(dǎo)較少，已知的2219、2A02、2A04、2A06、2A10、2A11、2A12、2A14、2A16、2A17、2A50、2A70、2A80等2XXX系變形鋁合金及7A04等7XXX系變形鋁合金，在250°C以上溫度下強度多數(shù)小于100 Mpa，而其主要合金元素除Cu、Mn外，都是以S1、Mg、Zn作為主微合金化元素，而不添加這幾種元素、且250°C以上溫度下強度在150 Mpa以上的耐熱高強變形鋁合金材料未見報導(dǎo)。
[0009]3、鋁合金的變質(zhì)處理
熔體的高質(zhì)化處理是鋁合金熔煉的核心環(huán)節(jié)和追求目標(biāo)，同時是獲得優(yōu)質(zhì)鋁合金材料的基礎(chǔ)和前提。高質(zhì)化處理主要包括兩個方面:一是純凈化，二是結(jié)構(gòu)單元細化及均勻化。前者主要是采取把雜質(zhì)固態(tài)化濾除和“以氣除氣”的方法降低熔體雜質(zhì)和氫含量，工藝過程會產(chǎn)生廢渣和廢氣；后者通常稱為變質(zhì)處理，是以添加劑或機械、物理方法使構(gòu)成鋁合金熔體及固溶體的基本單元一結(jié)晶體一的尺寸變得盡可能小、分布盡可能均勻，因添加劑進入合金熔體，成為合金的有效成份，因而過程中不產(chǎn)生廢渣和廢氣。變質(zhì)處理特別是使用高效變質(zhì)劑是調(diào)整鋁合金鑄態(tài)組織的根本手段。而合金的制備工藝對合金性質(zhì)有著重大影響，然后現(xiàn)在技術(shù)在制備合金時，得到的合金性質(zhì)都不盡如人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種提高銅-鋁-鎂合金強度和導(dǎo)電率的制備工藝，以獲得性能優(yōu)異的銅-鋁-鎂合金。
[0011 ] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種提高銅-鋁-鎂合金強度和導(dǎo)電率的制備工藝，包含以下步驟:
1)銅-鋁中間合金的熔煉:首先在鱗片石墨覆蓋下，在中頻感應(yīng)爐中先將銅熔化；然后當(dāng)銅液溫度達到1400°c左右時，把鋁加入，并使其迅速熔化；最后攪拌熔體，成分均勻后即澆入模型中；銅-鎂中間合金的熔煉:必須使用真空熔煉爐熔煉，銅和鎂同時加入真空中頻感應(yīng)熔煉爐的坩堝中進行熔化，兩種金屬熔化完畢，攪拌均勻后，澆入模型中；
2)將原料進行預(yù)熱處理后，首先將Cu-1OAl中間合金和電解銅原料放入坩堝中，將Cu-40Mg中間合金和稀土金屬等其它配料放入二次加料盒中，同時模具在放入熔煉爐前在內(nèi)表面進行涂抹耐高溫的脫模劑并進行預(yù)熱；
3)抽真空，通入保護性氣體氬氣；Cu-1OAl中間合金和電解銅原料完全熔化，使用二次加料盒將剩余合金原料加入；
4)增加功率至30kff并適當(dāng)攪拌溶液，待坩堝中溶液均勻后，關(guān)閉中頻加熱，在氬氣保護下燒鑄，燒鑄完成后待相'禍與t吳具完全冷卻后，放氣并取出鑄徒;
5)采用950°CX Ih固溶處理+65%冷變形+480°C X3h時效的工藝對熔煉獲得的鑄錠進行處理。
[0012]合金成分配比為Cu-1.4A1-0.12Mg。
[0013]本發(fā)明的有益效果:首先，分析了合金元素對合金性能的影響，并通過理論計算設(shè)計了合金的成分區(qū)間，通過正交設(shè)計的方法設(shè)計了合金的成分；緊接著重點研究了高強度高導(dǎo)電銅-鋁-鎂合金的方法，提出通過中間合金的形式添加合金元素的方法，并在合金制備過程中詳細的分析了合金的制備工藝流程和合金處理工藝流程，其中合金制備工藝流程要點包括:中間合金制備、合金熔煉加入順序、澆鑄溫度選擇等；合金處理工藝流程要點包括:擴散退火、熱軋、在線固溶、冷軋、時效等工藝；并介紹了合金性能