本發(fā)明屬于鋁合金熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種擠壓成形Al-Fe-Cu合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

鋁鐵合金除了具有鋁合金自身優(yōu)點(diǎn)外，還具有其它的優(yōu)良性能，良好的耐腐蝕性能、極好的耐磨性和一定的強(qiáng)度等，使其在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)注度逐漸上升。直到20世紀(jì)70年代，鋁鐵合金已經(jīng)被逐漸當(dāng)成一種合金系來加以研究和應(yīng)用。鋁合金中具有密度低，高耐磨、耐腐蝕性能的Al-Fe合金成為了航空航天材料的替代品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服一般變形Al-Fe-Cu合金在常規(guī)固溶處理過程中Cu元素出現(xiàn)富集所造成的合金力學(xué)性能顯著下降的現(xiàn)象，提供一種擠壓成形Al-Fe-Cu合金及其制備方法；制備方法中采用短流程熱處理工藝。

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金，組成成分及其質(zhì)量百分含量為：Fe：3.0～6.0％，Cu：2.0～5.0％，Zn：0.5～2.0％，Mn：0.2～0.5％，Mg：0.3～1.5％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金，其抗拉強(qiáng)度為184～245Mpa，布氏硬度為63～70HB。

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，熔煉：

按擠壓成形Al-Fe-Cu合金的成分配比配料，熔煉獲得Al-Fe-Cu合金鑄錠；

步驟2，預(yù)熱處理：

將Al-Fe-Cu合金鑄錠，在380～550℃，預(yù)熱2～4h；

步驟3，擠壓：

(1)將預(yù)熱后的Al-Fe-Cu合金鑄錠，進(jìn)行擠壓，制得Al-Fe-Cu合金棒材；其中，擠壓比為20～140，擠壓速度5～12mm/s，保壓時(shí)間為10～30s；

(2)將Al-Fe-Cu合金棒材，冷卻后卷?。?/p>

步驟4，固溶處理：

(1)將卷取后的Al-Fe-Cu合金棒材，進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為515～535℃，固溶處理時(shí)間為5～30min；

(2)將固溶處理后的工件，以60～80℃溫水淬火；

步驟5，人工時(shí)效：

(1)將淬火后的工件，進(jìn)行人工時(shí)效處理，人工時(shí)效溫度為155～175℃，人工時(shí)效時(shí)間為4～8h；

(2)將人工時(shí)效后的工件，空冷至室溫，制得擠壓成形Al-Fe-Cu合金。

上述的本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的制備方法中：

所述步驟1，熔煉溫度為720～750℃。

所述步驟4中，根據(jù)型材的體積表面積，適當(dāng)考慮熱傳導(dǎo)時(shí)間，相應(yīng)延長試件在爐內(nèi)固溶處理的時(shí)間。

所述步驟5中，采用電阻時(shí)效爐進(jìn)行人工時(shí)效處理，出爐后空冷至室溫。

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：

(1)本發(fā)明，采用短流程熱處理工藝對擠壓成型Al-Fe-Cu合金進(jìn)行熱處理，既避免了傳統(tǒng)T6工藝熱處理所導(dǎo)致的力學(xué)性能提高不顯著，使合金性能得到了進(jìn)一步的提高，又簡化了熱處理工藝流程，大幅度節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本；

(2)本發(fā)明，在滿足了合金使用性能要求的同時(shí)，簡化了熱處理工藝，提高了合金的熱處理生產(chǎn)效率，對于擠壓成形Al-Fe-Cu合金的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用有重要意義；

(3)本發(fā)明合金，顯微組織明顯改善，力學(xué)性能有了顯著的提高。

(4)本發(fā)明制備方法，工藝操作簡單，可以更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例1制備的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的組織圖片；其中，(a)和(b)對應(yīng)不同的放大倍數(shù)；

圖2本發(fā)明實(shí)施例1步驟4制備的淬火后的工件的組織圖片；其中，(c)和(d)對應(yīng)不同的放大倍數(shù)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金，組成成分及其質(zhì)量百分含量為：Fe：5.5％，Cu：4.0％，Zn：2.0％，Mn：0.5％，Mg：0.4％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，熔煉：

按擠壓成形Al-Fe-Cu合金的成分配比配料，在720℃，熔煉獲得Al-Fe-Cu合金鑄錠；

步驟2，預(yù)熱處理：

將Al-Fe-Cu合金鑄錠，在400℃，預(yù)熱4h；

步驟3，擠壓：

將擠壓模具在400℃預(yù)熱4h，預(yù)熱結(jié)束后，模具裝入臥式擠壓機(jī)中；

將預(yù)熱后的Al-Fe-Cu合金鑄錠，放入擠壓模具擠壓成Al-Fe-Cu合金棒材(尺寸為Φ20mm)，制得擠壓成型工件；其中，擠壓比為40；

將Al-Fe-Cu合金棒材，冷卻后卷成卷準(zhǔn)備固溶處理；

步驟4，固溶處理：

(1)將卷取后的Al-Fe-Cu合金棒材，進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為525℃，固溶處理時(shí)間為30min；

(2)將固溶處理后的工件，快速出爐后以60℃溫水淬火；

淬火后的工件的組織圖片如圖2所示；

步驟5，人工時(shí)效：

(1)將淬火后的工件，采用電阻時(shí)效爐進(jìn)行人工時(shí)效處理，人工時(shí)效溫度為165℃，人工時(shí)效時(shí)間為8h；

(2)將人工時(shí)效后的工件，出爐后空冷至室溫，制得擠壓成形Al-Fe-Cu合金。

本實(shí)施例制備的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的組織圖片如圖1所示；該合金的抗拉強(qiáng)度為222Mpa，布氏硬度為65HB。

實(shí)施例2

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金，組成成分及其質(zhì)量百分含量為：Fe：6.0％，Cu：5.0％，Zn：2.0％，Mn：0.5％，Mg：1.5％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，熔煉：

按擠壓成形Al-Fe-Cu合金的成分配比配料，在750℃，熔煉獲得Al-Fe-Cu合金鑄錠；

步驟2，預(yù)熱處理：

將Al-Fe-Cu合金鑄錠，在550℃，預(yù)熱2h；

步驟3，擠壓：

將擠壓模具在400℃預(yù)熱4h，預(yù)熱結(jié)束后，模具裝入臥式擠壓機(jī)中；

將預(yù)熱后的Al-Fe-Cu合金鑄錠，放入擠壓模具擠壓成Al-Fe-Cu合金棒材(尺寸為Φ20mm)，制得擠壓成型工件；其中，擠壓比為80；

將Al-Fe-Cu合金棒材，冷卻后卷成卷準(zhǔn)備固溶處理；

步驟4，固溶處理：

(1)將卷取后的Al-Fe-Cu合金棒材，進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為525℃，固溶處理時(shí)間為20min；

(2)將固溶處理后的工件，快速出爐后以60℃溫水淬火；

步驟5，人工時(shí)效：

(1)將淬火后的工件，采用電阻時(shí)效爐進(jìn)行人工時(shí)效處理，人工時(shí)效溫度為170℃，人工時(shí)效時(shí)間為6h；

(2)將人工時(shí)效后的工件，出爐后空冷至室溫，制得擠壓成形Al-Fe-Cu合金。

本實(shí)施例制備的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的抗拉強(qiáng)度為245Mpa，布氏硬度為70HB。

實(shí)施例3

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金，組成成分及其質(zhì)量百分含量為：Fe：3.0％，Cu：2.0％，Zn：0.5％，Mn：0.2％，Mg：0.3％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，熔煉：

按擠壓成形Al-Fe-Cu合金的成分配比配料，在725℃，熔煉獲得Al-Fe-Cu合金鑄錠；

步驟2，預(yù)熱處理：

將Al-Fe-Cu合金鑄錠，在500℃，預(yù)熱3h；

步驟3，擠壓：

將擠壓模具在400℃預(yù)熱4h，預(yù)熱結(jié)束后，模具裝入臥式擠壓機(jī)中；

將預(yù)熱后的Al-Fe-Cu合金鑄錠，放入擠壓模具擠壓成Al-Fe-Cu合金棒材(尺寸為Φ20mm)，制得擠壓成型工件；其中，擠壓比為140；

將Al-Fe-Cu合金棒材，冷卻后卷成卷準(zhǔn)備固溶處理；

步驟4，固溶處理：

(1)將卷取后的Al-Fe-Cu合金棒材，進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為525℃，固溶處理時(shí)間為15min；

(2)將固溶處理后的工件，快速出爐后以60℃溫水淬火；

步驟5，人工時(shí)效：

(1)將淬火后的工件，采用電阻時(shí)效爐進(jìn)行人工時(shí)效處理，人工時(shí)效溫度為175℃，人工時(shí)效時(shí)間為5h；

(2)將人工時(shí)效后的工件，出爐后空冷至室溫，制得擠壓成形Al-Fe-Cu合金。

本實(shí)施例制備的擠壓成形Al-Fe-Cu合金的抗拉強(qiáng)度為190Mpa，布氏硬度為63HB。