一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CN104372187A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.02.25(21)申请号201310358420.2(22)申请日2013.08.16(71)申请人镇江忆诺唯记忆合金有限公司地址212009江苏省镇江市丁卯开发区四平山路兴泽支路5号(72)发明人张志敏白高鹏刘光磊陆松华张扣山(51)Int.Cl.C22C1/03(2006.01)C22C21/12(2006.01)G01N3/60(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法(57)摘要一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法，属于铝铜合金技术领域，其特征在于：选取合金化学成分为(质量分数)：Cu4.5%，Mn0.1-0.6%，其余为Al。合金在坩埚电阻炉中熔炼，炉温采用热电偶测定。熔炼时，在坩埚中依次放入铝、铜、铝锰中间合金，加热至熔化，除气精炼，约5分钟后扒渣，然后浇注，空冷后制取热疲劳试样。热疲劳试样规格为40×20×5mm，是有预制裂纹的缺口试样，缺口长3mm。采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验，设时自控，热电偶测量并控制温度，试样在水温25℃至加热300℃之间进行冷热循环，采用计数器进行自动计数。CN104372187ACN104372187A权利要求书1/1页1.一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法，其特征在于：选取合金化学成分为(质量分数)：Cu4.5%，Mn0.1-0.6%，其余为Al；合金在坩埚电阻炉中熔炼，炉温采用热电偶测定，熔炼时，在坩埚中依次放入铝、铜、铝锰中间合金，加热至熔化，除气精炼，约5分钟后扒渣，然后浇注，空冷后制取热疲劳试样；热疲劳试样规格为40×20×5mm，是有预制裂纹的缺口试样，缺口长3mm；试验前，用砂纸磨去试样表面机械加工痕迹并抛光，以消除试样表面因素对试验结果的影响。2.根据权利要求1所述的一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法，采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验，板状试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致，通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成；采用设时自控，热电偶测量并控制温度，试样在水温25℃至加热300℃之间进行冷热循环，采用计数器进行自动计数；当冷热循环次数达到5000次时，比较每种组织的裂纹，发现加入Mn0.1%、Mn0.6%的最长且最粗，加入Mn0.4%的最短且最细。3.根据权利要求2所述的一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法，Mn的加入量可优选为0.4%。2CN104372187A说明书1/3页一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法技术领域[0001]本发明属于铝铜合金技术领域，特指一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法。背景技术[0002]所谓热疲劳，是指材料经受温度变化时，因其自由膨胀、收缩受到了约束而产生循环应力或循环应变，最终导致龟裂而破坏的现象。热疲劳裂纹的扩展与热疲劳裂纹的萌生一样，反映了材料抵抗热疲劳破坏的能力。有些材料尽管裂纹萌生寿命较长，但因其裂纹扩展速率快，材料也会很快失效；而有些材料尽管裂纹较早萌生，但由于裂纹扩展缓慢，甚至停止扩展，其实际使用寿命也较长。材料在实际使用过程中，其使用寿命更大程度取决于热疲劳裂纹的扩展寿命，因此对热疲劳裂纹扩展的研究具有实际意义。[0003]对于铸造铝合金而言，Mn是主要合金化元素之一，其加入量的变化对合金的机械性能有着显著的影响。通常，在Al-Cu-Mn合金系列中，在改善机械性能方面，Mn的成份范围为0.1～1％，什么样的加入量可以即提高合金机械性能，又提高热疲劳性能的效果呢？这方面国内外还没有系统的研究。针对这一问题，本发明开发了一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种加入Mn提高AlCu合金热疲劳性能的方法。其特征在于：选取合金化学成分为(质量分数)：Cu4.5%，Mn0.1-0.6%，其余为Al。合金在坩埚电阻炉中熔炼，炉温采用热电偶测定，熔炼时，在坩埚中依次放入铝、铜、铝锰中间合金，加热至熔化，除气精炼，约5分钟后扒渣，然后浇注，空冷后制取热疲劳试样。热疲劳试样规格为40×20×5mm，是有预制裂纹的缺口试样，缺口长3mm，试样形状及尺寸如图1所示。试验前，用砂纸磨去试样表面机械加工痕迹并抛光，以消除试样表面因素对试验结果的影响。[0005]采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验，板状试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致，通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用