一种Al-Ca系免热处理铝合金及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115725878A(43)申请公布日2023.03.03(21)申请号202211458019.1(22)申请日2022.11.16(71)申请人南京航空航天大学地址210007江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人张莎莎刘文波姚正军(74)专利代理机构苏州科洲知识产权代理事务所(普通合伙)32435专利代理师周亮(51)Int.Cl.C22C21/00(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22C21/06(2006.01)C22C21/16(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种Al-Ca系免热处理铝合金及其制备方法(57)摘要本发明设计了一种Al‑Ca系免热处理铸造铝合金及其制备方法，其中，一种Al‑Ca系免热处理铝合金，其组分按照质量百分比包括1.0～6.5％的Ca元素、0.5～2.5％的Cu元素、0.0～2.5％的Mg元素、0.5～1.5％的Mn元素、0.1～0.6％的Fe元素、其余为Al元素和不可避免的杂质；所述杂质的质量百分比小于或等于0.25％；其制备方法包括：步骤S1、熔炼：按照质量配比，在熔炉中加入纯Al后，按质量配比加入Cu元素、Mn元素、Mg元素、Fe元素和Ca元素；步骤S2、精炼：加入Al‑Ti‑B合金和精炼剂进行精炼；步骤S3、成形：将精炼后的铝合金熔体直接送入成形设备进行成形，或将铝合金熔体进行半固态浆料制备后再送入成形设备进行成形，制备出铝合金结构件；本申请制备的Al‑Ca系铝合金具有优良的耐热性能，抗拉强度和良好的延伸率。CN115725878ACN115725878A权利要求书1/1页1.一种Al‑Ca系免热处理铝合金，其特征在于，其组分按照质量百分比包括1.0～6.5％的Ca元素、0.5～2.5％的Cu元素、0.0～2.5％的Mg元素、0.5～1.5％的Mn元素、0.1～0.6％的Fe元素、其余为Al元素和不可避免的杂质；铸造合金的晶粒尺寸约20～50μm；抗拉强度为150～300MPa，屈服强度为100～200MPa。2.根据权利要求1所述的一种Al‑Ca系免热处理铝合金，其特征在于，所述Ca元素、Cu元素和Mg元素的总质量百分比为1.5～7％；所述杂质的质量百分比小于或等于0.25％。3.根据权利要求1或2任一项所述的一种Al‑Ca系免热处理铝合金，其特征在于，所述Ca元素采用Al‑Ca中间合金或纯钙粒形式加入；所述Cu元素采用Al‑50Cu中间合金或纯铜粒形式加入；所述Mg元素以Al‑10Mg中间合金形式加入；所述Mn元素以Al‑10Mn中间合金形式加入；所述Fe元素以Al‑10Fe中间合金形式或含Fe杂质的铝锭形式加入。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种Al‑Ca系免热处理铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、熔炼：按照质量配比，在熔炉中加入纯Al后，按质量配比加入Cu元素、Mn元素、Mg元素、Fe元素和Ca元素；步骤S2、精炼：加入Al‑Ti‑B合金和精炼剂进行精炼；步骤S3、成形：将精炼后的铝合金熔体直接送入成形设备进行成形，或将铝合金熔体进行半固态浆料制备后再送入成形设备进行成形，制备出铝合金结构件。5.根据权利要求4所述的一种Al‑Ca系免热处理铝合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼的具体步骤包括：步骤S11、在熔炉中加入纯Al，将炉温升至700～720℃后保温1～2h；步骤S12、待纯铝完全熔化后，搅拌5～10min；步骤S13、在纯铝熔液中按质量配比加入中间合金Al‑50Cu或铜颗粒形式、中间合金Al‑10Mn、中间合金Al‑10Mg、中间合金Al‑10Fe或含Fe杂质的铝锭；步骤S14、将炉温升至750～780℃，保温1～2h；步骤S15、待组分合金完全熔化成铝合金熔液后，搅拌5～10min；步骤S16、将炉温升至760～800℃，按质量配比加入中间合金Al‑10Ca或纯钙粒，并搅拌5～10min。6.根据权利要求4或5任一项所述的一种Al‑Ca系免热处理铝合金的制备方法，其特征在于，所述精炼的具体步骤包括：步骤S21、加入占铝熔体总质量0.1％的Al‑Ti‑B合金，静置10分钟；步骤S22、加入占铝熔体总质量0.5～0.7％的精炼剂，搅拌10～15min，静置15～30min。7.根据权利要求6所述的一种Al‑Ca系免热处理铝合金的制备方法，其特征在于，所述Al‑Ti‑B合金的Ti含量为5％。8.根据权利要求4或5任一项所述的一种Al‑Ca系免热处理铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的成形设备包括重力铸造机、压铸机、低压铸造机和液态模锻机。2CN115725878A说明书1/7页一种Al‑Ca系免热处理铝合金及其制备方法技