一种离心制冷压缩机叶轮合金材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公共了一种离心制冷压缩机叶轮合金材料，所述合金材料包括下述重量百分比的成分：Si8～10%、Cu1～2%、Mg0.2～0.5%、Zr＜0.3%、Fe＜0.3%、Zn＜0.2%、Ti＜0.1%、余量的Al及杂质元素。本发明的材料综合性能优于现有国内铸造铝合金材料，除铝、硅、铜、镁外，其它元素含量控制在小于1.5%，国内铸造铝合金要求其它元素含量控制在1%以内（GB/T1173-1995），熔炼简单，操作方便，不需高纯炉料，经一般热处理后，就可获得良好的综合机械性能指标，本发明工艺简单，成本低，仅锻造铝合金的1/4，适于批量生产。
【专利说明】一种离心制冷压缩机叶轮合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于合金材料【技术领域】，具体涉及一种离心制冷压缩机叶轮合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]叶轮是离心制冷压缩机的心脏，高速旋转件，设计要求其在270米/秒线速度超速运转试验，不得有任何变形。叶轮材料普遍采用合金钢锻件铣削焊接或铆接成型，也可采用铝合金锻件铣削焊接成型，上两种方式的缺点是:成本高，加工工艺复杂，制作周期长，不利于批量生产，特别是合金钢比重较大，影响转子组转动惯量，长期运转稳定性差。
[0003]在这种背景下，需要研制出一种新型铸造铝合金，要求:①较小的室温和高温变形性能，②较高的强度和韧性，③较好的工艺性(流动性好、抗杂质能力强)，④较宽的温度间隔，⑤抗氟利昂腐蚀(Rl34a)，⑥通过280米/秒线速度超速运转试验。经过几年的研制，和十几年的机组运行，证明ZL9-1.5合金材料完全满足以上要求。综合性能优于国内任何铝合金牌号，甚至超过俄罗斯的A14M和美国的A357材料，是离心制冷压缩机叶轮比较理想的一种材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种新型铸造铝合金代替合金钢或铝合金锻件制造离心制冷压缩机叶轮材料及其制备方法。
[0005]本发明的技术方案:一种离心制冷压缩机叶轮合金材料，所述合金材料包括下述重量百分比的成分:Si8 ~10%、Cu l ~2%、Mg0.2 ~0.5%,Zr < 0.3%,Fe < 0.3%、Zn < 0.2%、Ti < 0.1%、余量的Al及杂质元素。
[0006]作为优选，所述合金材料包括下述重量百分比的成分:Si9%、Cul.5%、Mg0.3%、Zr
<0.3%、Fe < 0.3%、Zn < 0.2%、Ti < 0.1%、余量的 Al 及杂质元素。
[0007]进一步的，所述杂质元素< 0.6%。
[0008]进一步的，所述离心制冷压缩机叶轮合金材料的制备方法，包括以下步骤:
[0009]a、合金熔炼:
[0010]在坩埚内均匀涂覆滑石粉和水玻璃；
[0011]升温后加入预热至200~300°C的铝锭、含铜50%的Al-Cu中间合金及含硅25%的Al-Si中间合金，占总重量的60~70%，升温至其溶化后加入剩余铝锭；
[0012]待炉温升至700~720°C时，将预热至200~300°C的Mg压入，熔化完毕；将炉温升至730~750°C，将预热至200~300°C的精炼剂压入铝液，缓慢均匀搅拌，待除气精炼作用完毕后，扒净炉渣；
[0013]当炉温达到740~760°C时，将预热至200~300°C的变质剂均匀撒在金属液面上，静置8~10分钟后，压入坩锅中部，上下缓慢搅拌8~12分钟，制得合金熔体；
[0014]将合金熔体浇铸至模具中，制得合金铸件；[0015]b、合金热处理:将铸件放入热处理炉中进行固溶，温度控制在(520~540)±5°C，保温时间6~8小时，水淬、人工时效，制得合金材料。
[0016]作为优选，步骤a中所述精炼剂选用六氯乙烷精炼剂，主要成分为C2Cl6，按炉料重量的0.5%准备。
[0017]作为优选，所述a中所述变质剂选用三元变质剂，主要成分为NaF、NaCl和K2ZrF6,按炉料重量的1%准备。
[0018]进一步的，所述步骤a中浇铸温度控制在720~740°C。
[0019]进一步的，所述步骤b中铸件在200°C进入热处理炉，升温速度≤150°C /小时。
[0020]进一步的，所述步骤b中水淬工艺为:热处理后的铸件淬入50~80°C的水中，铸件出炉至入水时间控制在15秒内。
[0021]进一步的，所述步骤b中人工时效工艺为:温度165±5°C，保温3.5~4.5小时，空冷。
[0022]本发明材料性能指标如下:
[0023]1、合金单铸试棒(金属型)机械性能
[0024]通过上100炉以上机械性能分析、统计:Rm:320~380MPa，Rel:235~280MPa，A(%):3 ~8，HB:90 ~110。
[0025]2、本体机械性能
[0026]根据图1中I~4部位采样测试数据如下:
【权利要求】
1.一种离心制冷压缩机叶轮合金材料，其特征在于，所述合金材料包括下述重量百分比的成分:Si8 ~10%、Cul ~2%、Mg0.2 ~0.5%、Zr < 0.3%、Fe < 0.3%、Zn < 0.2%、Ti<0.1%、余量的Al及杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料，其特征在于:所述合金材料包括下述重量百分比的成分:Si9%、Cul.5%、Mg0.3%、Zr < 0.3%、Fe < 0.3%、Zn < 0.2%、Ti < 0.1%、余量的Al及杂质元素。
3.根据权利要求1或2所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料，其特征在于:所述杂质元素< 0.6%。
4.如权利要求1~3任一项所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: a、合金熔炼: 在坩埚内均匀涂覆滑石粉和水玻璃； 升温后加入预热至200~300°C的铝锭、含铜50%的Al-Cu中间合金及含硅25%的Al-Si中间合金，占总重量的60~70%，升温至其溶化后加入剩余铝锭； 待炉温升至700~720°C时，将预热至200~300°C的Mg压入，熔化完毕；将炉温升至730~750°C，将预热至200~300°C的精炼剂压入铝液，缓慢均匀搅拌，待除气精炼作用完毕后，扒净炉渣； 当炉温达到740~760°C时，将 预热至200~300°C的变质剂均匀撒在金属液面上，静置8~10分钟后，压入坩锅中部，上下缓慢搅拌8~12分钟，制得合金熔体； 将合金熔体浇铸至模具中，制得合金铸件； b、合金热处理:将铸件放入热处理炉中进行固溶，温度控制在(520~540)±5°C，保温时间6~8小时，水淬、人工时效，制得合金材料。
5.根据权利要求4所述的一种离心压缩机叶轮合金材料的制备方法，其特征在于:步骤a中所述精炼剂为六氯乙烷精炼剂，主要成分为C2Cl6，按炉料重量的0.5%准备。
6.根据权利要求4所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料的制备方法，其特征在于:所述a中所述变质剂为三元变质剂，主要成分为NaF、NaCl和K2ZrF6,按炉料重量的1%准备。
7.根据权利要求4所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料的制备方法，其特征在于:所述步骤a中浇铸温度控制在720~740 V。
8.根据权利要求4所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料的制备方法，其特征在于:所述步骤b中铸件在200°C进入热处理炉，升温速度1500C /小时。
9.根据权利要求4所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料的制备方法，其特征在于:所述步骤b中水淬工艺为:热处理后的铸件淬入50~80°C的水中，铸件出炉至入水时间控制在15秒内。
10.根据权利要求4所述的一种离心制冷压缩机叶轮合金材料的制备方法，其特征在于:所述步骤b中人工时效工艺为:温度165±5°C，保温3.5~4.5小时，空冷。
【文档编号】C22C21/04GK103484732SQ201310422798
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】杨天帆, 陈红兵 申请人:重庆通用工业(集团)有限责任公司