一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材及其制備方法，按質量百分數比該合金化學成分為：Si0.4-0.8、Fe0.25-0.45、Cu1.2-1.8、Mn0.35-0.55、Mg2.4-3.2、Ni0.5-1、Zr0.3-0.6、Cr0.2-0.4、Zn0.15-0.25、Sb0.1-0.2、La0.03-0.05、Sm0.02-0.03、Eu0.01-0.02，余量為Al。本發明鋁合金型材具有高的機械強度，耐磨性和耐蝕性能優異，焊接性能和加工性能好，可以廣泛用于要求強度高、耐磨、耐蝕的重要結構材料，如汽車發動機活塞、連桿、缸套、氣門等。
【專利說明】一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材及其制備方法，屬于鋁合金材料領域。【背景技術】
[0002]鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優質鋼，塑性好，易于加工，可制成各種型材，具有優良的機械性能，物理性能和抗腐蝕性能。鋁合金型材廣泛應用于航空航天、交通運輸、機械制造、建筑裝修、化學工業等，是一種重要的有色金屬結構材料。隨著科學技術以及工業經濟的飛速發展，不僅要求鋁合金具有較高的強度，而且對鋁合金的耐磨性、耐腐蝕性的要求也日益提高，因此，急需開發一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材，以滿足市場需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材及其制備方法，該鋁合金型材不僅具有較高的強度，還具有優異的耐腐蝕性和耐磨性。
[0004]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材，按質量百分數比該合金化學成分為:Si 0.4-0.8、Fe 0.25-0.45, Cu 1.2-1.8, Mn 0.35-0.55, Mg 2.4-3.2, Ni 0.5-1, Zr 0.3-0.6, Cr 0.2-0.4,Zn 0.15-0.25、Sb 0.1-0.2、La 0.03-0.05、Sm 0.02 -0.03、Eu 0.01-0.02，余量為 Al。
[0005]本發明高強耐磨耐蝕鋁合金型材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按配方配比計算稱取爐料，取鋁錠、鎂錠加入熔化爐中加熱熔化，當熔液溫度達725-745 °C時，依次加入銅錠、Al-10wt%Ni中間合金、Al_3wt%Cr中間合金、Al_lwt%Zn中間合金，攪拌均勻后繼續升溫至740-770°C，依次加入Al-6wt%Mn中間合金、Al_4wt%Zr中間合金、Al-lwt%Sb中間合金，爐料全部熔化后，攪拌20-30min，使成分均勻，調整溫度至730-750°C，通過氮氣將精煉劑吹入至熔液面2/3處進行精煉，精煉劑用量為熔液重量的1-2%，精煉25-35min后扒渣，靜置15_25min，調整溫度至720_740°C，加入其它剩余合金元素成分，攪拌15-20min后，取樣分析、調整至合格，以氣體流量為1.5-2.5L/min通70%N2+30%CC12F2混合氣體除氣精煉10-15min，扒渣，升溫至735_755°C，保溫靜置15_20min后即可出爐澆注，澆注溫度為685-705°C ；
(2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至730-750°C，待其完全熔化后，攪拌15-20min后進行第二次取樣分析，然后調整溫度至715_735°C，以氣體流量為l_2L/min通80%Ar+20%Cl2混合氣體除氣精煉10_15min，扒渣后靜置20_30min，取樣進行爐前快速分析，分析結果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為695-715? ；
(3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中進行均勻化處理:先在280-340°C下保溫2-4h，再升溫至450-480°C下保溫10_15h，然后強風冷卻至160_220°C，保溫l_2h，再升溫至380-420°C，保溫5-10h，空冷至室溫；
(4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為475-495°C，擠壓速率為16_22m/min，然后將擠出的型材采用在線風冷或水霧冷卻淬火，淬火后進行拉伸矯直，拉伸變形量為1.5-2.5% ；
(5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進行時效處理:先在60-80°C下保溫5-10h，然后升溫至120-140°C，保溫10-15h，空冷至室溫，最后在90_110°C下保溫8_12h，出爐空冷至室溫。
[0006]所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉18-24、氟酸鈦鉀5-10、氯化鉀33-41、氯化鋅15-20、硫酸鈉3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸鈉12-18、氟化鋁8_14、碳酸鈣
16-22、木炭粉 10-15。
[0007]本發明的有益效果:
本發明鋁合金型材具有高的機械強度，耐磨性和耐蝕性能優異，焊接性能和加工性能好，可以廣泛用于要求強度高、耐磨、耐蝕的重要結構材料，如汽車發動機活塞、連桿、缸套、氣門等。
【具體實施方式】
[0008]實施例
一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材，按質量百分數比該合金化學成分為:Si 0.4-0.8、Fe
0.25-0.45, Cu 1.2-1.8, Mn 0.35-0.55, Mg 2.4-3.2, Ni 0.5-1, Zr 0.3-0.6, Cr 0.2-0.4,Zn 0.15-0.25、Sb 0.1-0.2、La 0.03-0.05、Sm 0.02 -0.03、Eu 0.01-0.02，余量為 Al。
[0009]高強耐磨耐蝕鋁合 金型材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按配方配比計算稱取爐料，取鋁錠、鎂錠加入熔化爐中加熱熔化，當熔液溫度達735°C時，依次加入銅錠、Al-10wt%Ni中間合金、Al_3wt%Cr中間合金、Al_lwt%Zn中間合金，攪拌均勻后繼續升溫至760°C，依次加入Al-6wt%Mn中間合金、Al_4wt%Zr中間合金、Al-lwt%Sb中間合金，爐料全部熔化后，攪拌25min，使成分均勻，調整溫度至740°C，通過氮氣將精煉劑吹入至熔液面2/3處進行精煉，精煉劑用量為熔液重量的1.5%，精煉30min后扒渣，靜置20min，調整溫度至730°C，加入其它剩余合金元素成分，攪拌15_20min后，取樣分析、調整至合格，以氣體流量為2.5L/min通70%N2+30%CC12F2混合氣體除氣精煉15min，扒渣，升溫至745°C，保溫靜置15min后即可出爐澆注，澆注溫度為690°C ；
(2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至740°C，待其完全熔化后，攪拌15min后進行第二次取樣分析，然后調整溫度至725 °C，以氣體流量為2L/min通80%Ar+20%Cl2混合氣體除氣精煉15min，扒渣后靜置25min，取樣進行爐前快速分析，分析結果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為705°C ；
(3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中進行均勻化處理:先在320°C下保溫3h，再升溫至460°C下保溫12h，然后強風冷卻至180°C，保溫lh，再升溫至390°C，保溫8h，空冷至室溫；
(4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為485°C，擠壓速率為18m/min，然后將擠出的型材采用在線風冷或水霧冷卻淬火，淬火后進行拉伸矯直，拉伸變形量為2% ；
(5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進行時效處理:先在70°C下保溫8h，然后升溫至130°C，保溫12h，空冷至室溫，最后在105°C下保溫10h，出爐空冷至室溫。
[0010]所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉18、氟酸鈦鉀10、氯化鉀36、氯化鋅18、硫酸鈉5、五氯化磷15、氟硼酸鈉14、氟化鋁10、碳酸鈣18、木炭粉15。
[0011]經檢驗，所得鋁合金型材的主要性能為:抗拉強度587MPa，屈服強度461MPa，伸長率 13.2% ，體積磨損率 7.4X 10_3 mm3/m，腐蝕速率 0.01lg/ (m2.h)。
【權利要求】
1.一種高強耐磨耐蝕鋁合金型材，其特征在于，按質量百分數比該合金化學成分為:Si 0.4-0.8, Fe 0.25-0.45, Cu 1.2-1.8, Mn 0.35-0.55, Mg 2.4-3.2, Ni 0.5-1, Zr0.3_0.6、Cr 0.2~0.4、Zn 0.15_0.25、Sb 0.1_0.2、La 0.03_0.05、Sm 0.02 _0.03、Eu0.01-0.02，余量為 Al。
2.如權利要求1所述的高強耐磨耐蝕鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按配方配比計算稱取爐料，取鋁錠、鎂錠加入熔化爐中加熱熔化，當熔液溫度達725-745 °C時，依次加入銅錠、Al-10wt%Ni中間合金、Al_3wt%Cr中間合金、Al_lwt%Zn中間合金，攪拌均勻后繼續升溫至740-770°C，依次加入Al-6wt%Mn中間合金、Al_4wt%Zr中間合金、Al-lwt%Sb中間合金，爐料全部熔化后，攪拌20-30min，使成分均勻，調整溫度至730-750°C，通過氮氣將精煉劑吹入至熔液面2/3處進行精煉，精煉劑用量為熔液重量的1-2%，精煉25-35min后扒渣，靜置15_25min，調整溫度至720_740°C，加入其它剩余合金元素成分，攪拌15-20min后，取樣分析、調整至合格，以氣體流量為1.5-2.5L/min通70%N2+30%CC12F2混合氣體除氣精煉10-15min，扒渣，升溫至735_755°C，保溫靜置15_20min后即可出爐澆注，澆注溫度為685-705°C ； (2)將步驟(1) 得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至730-750°C，待其完全熔化后，攪拌15-20min后進行第二次取樣分析，然后調整溫度至715_735°C，以氣體流量為l_2L/min通80%Ar+20%Cl2混合氣體除氣精煉10_15min，扒渣后靜置20_30min，取樣進行爐前快速分析，分析結果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為695-715? ； (3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中進行均勻化處理:先在280-340°C下保溫2-4h，再升溫至450-480°C下保溫10_15h，然后強風冷卻至160_220°C，保溫l_2h，再升溫至380-420°C，保溫5-10h，空冷至室溫； (4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為475-495°C，擠壓速率為16_22m/min，然后將擠出的型材采用在線風冷或水霧冷卻淬火，淬火后進行拉伸矯直，拉伸變形量為1.5-2.5% ； (5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進行時效處理:先在60-80°C下保溫5-10h，然后升溫至120-140°C，保溫10-15h，空冷至室溫，最后在90_110°C下保溫8_12h，出爐空冷至室溫。
3.根據權利要求2所述的高強耐磨耐蝕鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉18-24、氟酸鈦鉀5-10、氯化鉀33-41、氯化鋅15-20、硫酸鈉3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸鈉12-18、氟化鋁8_14、碳酸鈣16-22、木炭粉10-15。
【文檔編號】C22C1/06GK103981402SQ201410152040
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月16日 優先權日:2014年4月16日
【發明者】丁興 申請人:池州市光明塑鋼有限公司