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在装备制造业领域,减轻零部件重量以节约材料和减少运行中的能量消耗是人们长期追求的目标,也是现代先进制造技术发展的趋势之一。轻量化可以通过采用轻金属来实现,也可以采用更高强度材料来实现,铝合金强韧化综合了轻量化发展的两个方向。本试验以高速机床主轴轴承保持架为对象,采用铝铜合金挤压铸造方式成形,研究了挤压铸造工艺参数、元素含量、热处理工艺等因素对铸件力学性能和显微组织的影响。 试验结果表明,工艺参数对挤压铸造铝铜合金抗拉强度影响的主次顺序为:比压、铸型温度、浇注温度、保压时间;对伸长率影响的主次顺序为:比压、保压时间、浇注温度、铸型温度。最佳工艺参数为比压140MPa,保压时间24s,浇注温度775℃,铸型温度210℃左右。比压是对铸件力学性能和显微组织最为显著的因素,其取值超过40MPa时,能有效减少缩松等缺陷,当比压超过120MPa时,除了能减轻铸造缺陷外,还对液态金属的结晶性能产生显著影响,在铸件断面上得到致密、细小且均匀的等轴晶。比压还增加了铜在铝基体中的溶解度,和金属型铸造时铜对铸件的最大强化作用发生在含量为5%时不同,挤压铸造时铜对铸件强化最大的含量为8%,强化效果较金属型铸造时更佳。挤压铸造使铸件中原子的扩散速度加快、缩短热处理时间,固溶处理在525℃～530℃下保温4h就已经进行得很充分,增加保温时间时力学性能还能小幅上升,15h时最佳。固溶处理后铝铜合金具有很强的自然时效性,在自然环境中铜原子容易析出形成具有很强强化效果且能稳定存在的GP区和θ″相,铸件处于固溶加自然时效状态下较T6状态下具备更好的力学性能。 试验中在最佳工艺条件下制得铸件力学性能良好,含铜量分别为2%、5%、8%的铸件铸态力学性能为:σb=211.9MPa、δ=16.0%;σb=234.2MPa、δ5=8.1%;σb=255.0MPa、δ5=2.2%,经适当热处理后力学性能分别为:σb=287.6MPa、δ5=20.3%;σb=389.6MPa、δ5=10.8%;σb=405.3MPa、δ5=8.3%,最后制得到了满足使用要求的高速机床主轴轴承保持架。