一種替代qt500起重吊鉤的鋁合金材料及其高壓鑄造方法

一種替代qt500起重吊鉤的鋁合金材料及其高壓鑄造方法
【專利摘要】本發明公開了一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于：主成分含量按重量百分比計：鈹Be:0.01％～0.02％，錳Mn:≤2％，鎘Cd:0.05％～0.5％，銅Cu:4.2％～8.0％且Cu≥0.8Mn+4.05％；路易斯酸堿對總量1％×10?4～2.0％，余量為鋁Al。
【專利說明】
一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料及其高壓鑄造方法
技術領域
[00011本發明涉及一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 球墨鑄鐵(簡稱球鐵)是起重產業中的主要運用的材料之一，究其原因就在于球鐵 的低廉價格、穩定的力學性能及物理指標。
[0003] 球鐵的這種機械性能指標及其分類標準，可以作為鋁合金材料創新設計、提高性 能的對標基礎；目如的市場追求低碳、集約化、尚效率（尚效能）、靈活性，是制造業從傳統形 態向尚端形態跨越的標志。
[0004] 為了充分發揮鋁合金以"輕"為代表的系列優越特性，必須先使其在"強"的方面有 長足發展，同時不能有不可接受的制造成本增量，才能大大拓展其使用領域。這就要求必須 在錯合金新材料設計上首先取得突破。
[0005] 從材料制備的方法審視，由于材料特征是由承載著該特征的功能性微觀物相組合 貢獻出來的，因此獲得良好的功能性物相組合，例如高強度、高熔點、高塑性、高硬度、耐腐 蝕等，是各種制備方法追求的最終結果。配方元素的混合熔煉和鑄造結晶，是熔鑄法形成材 料物相分子組合結構的主要決定性環節，在熔鑄過程中，固溶體晶粒和晶界的金屬間化合 物分子物相決定了合金的晶態組合(亞微米級顆粒:尺度10~300μπι左右），后續熱處理或者 冷作硬化則是對晶態組合框架下微細結構(微米級顆粒:尺度1~30μπι左右)乃至更加微觀 的精微結構(亞納米級或次微米級質點:尺度l〇nm~<1μπι)進行調整和完善，這種調整和完 善的程度和范圍，在公知技術和傳統觀念中，認為主要由合金化學成分所處的合金相圖區 域給定的物相組合決定，但是，合金相圖沒有給出其它微量元素的添加和排除產生的影響， 更不具備預測添加和排除其它微量元素對物相影響的指導性。借鑒合金溶液化學的理論和 方法改善熔體結構，比如保護膜的覆蓋，造渣劑、精煉劑或變質劑的添加，除氣除渣凈化等， 是改善合金晶態組合、微細結構乃至更加微觀的精微結構的重要技術手段，但這些手段，由 于是從制備合金的過程中摸索積累得來，因此常常被看作為"制備工藝"而不是"成分設計" 的一部分。
[0006] 通過對鋁銅錳系(Al-Cu-Mn)合金最高達0.08nm的極高分辨率的球差校正掃描透 射電子顯微鏡(STEM)精微選區分析，獲得了建立在原子尺度上的各種物相結構、原子分辨 和化學元素分布。證實其中存在一系列強化相，包括眾所周知的Al-Cu二元亞穩相(GP區、 θ"、θ〇、新的盤片相和平衡相0(A12Cu);其中在基體晶粒內部，新發現一種棒叉狀(Τ+ΘΗ)組 合相，該組合相的主干部分T相是Al-Cu-Mn三元相，分子結構式A120Cu2Mn3，分子物相特征 是直徑約l〇〇nm、長度約600~lOOOnm呈棒軸狀且其(010)面與鋁合金基體的{010}面共格，； 而T相周圍附著生長了尺寸較大(厚度約20nm、長約50nm)的Al-Cu二元次生相，由于該次生 相與基體中其它Al-Cu亞穩相(GP區、θ "、Θ '或者其它盤片相)比較，在結構上有很大差別，特 別是厚度比其它Al-Cu亞穩相厚得多，因此本發明稱之為ΘΗ相，其分子結構式AlxCu(x可能 小于2)，是一種富Cu分子。
[0007] 在工程應用上，鋁合金固溶體晶粒的大小和狀態，以及分布在晶界的金屬間化合 物的大小形態，對合金的力學性能有著決定性的影響。粗大的平面晶、樹枝晶、柱狀晶等不 規則晶體和分布在晶界的粗大的脆硬性金屬間化合物，能夠把合金好的微細結構和精微結 構對基體的強韌性貢獻全部抵消掉，因為這些粗大晶粒遵從的成長規律是緣于鑄造型腔的 型壁生核、自外向液體內部單向延伸的生長方式，造成了合金的成分偏析、結晶粗大單向、 宏觀性能不均勻的缺陷，從而成為合金的一些常見缺陷，如針孔、氣孔、縮孔、縮松、偏析、粗 大固溶體、高硬度化合物、裂紋等的根源。目前采用的常規變質手段和細化晶粒的手段，如 添加鋁鈦硼或鋁鈦碳中間合金，最好的效果只能使平均晶粒度細化到120~150微米，而枝 晶的形態往往沒有根本的轉變，這是合金力學性能提高的一個重要瓶頸問題。因為對鋁合 金來說，獲得強度和韌性同時提高的途徑，只有晶粒的細化和圓整化;熱處理工藝的調整， 在晶態結構已經確定的狀態下，只能使強度或韌性一個方面獲得優化。因此，如何進一步細 化和圓整合金的平均晶粒度，是產業界始終追求的目標。
[0008] 根據合金強化理論，合金的強度是材料中界面或位錯滑移受到質點的阻礙而產生 的，阻礙越強，材料的強度也越大。而質點阻礙行為與材料中界面或位錯滑移相互作用的結 果，有兩種:一種是當質點本身強硬度不夠高時，位錯將切過質點繼續滑移，另一種是質點 強度很高，位錯無法切過，則只能繞過質點而繼續滑移，而在質點周圍留下一圈位錯環。
[0009] 兩種結果對材料強度貢獻的大小是顯而易見的:繞過質點比切過質點對材料強度 的貢獻大;切過質點能夠提供材料較好的延伸率，而繞過質點由于位錯環的增強作用，將提 供材料更高的屈服強度和抗拉強度。
[0010] 現有的鋁合金材料大多是鋁硅系與鋁銅系，鋁硅系(Al-Si)成型性好但強度、硬度 偏低，無法達到球鐵材料(QT500)的力學性能，吊鉤只能承重2噸以下的重物，起吊能力受 限；而鋁銅系(Al-Cu)強度可以達到很高，但很不穩定且鑄造成型性很差，成品率低導致制 造成本增加。

【發明內容】

[0011] 本發明要解決的技術問題是:提供一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料及其制 備方法，其中添加路易斯酸堿對，以有效催生臨界晶核(得到等軸晶），使合金在凝固之前獲 得最佳的分子物相組合結構（（Τ+ΘΗ)組合相），促使合金晶態優化，使鋁合金基材實現 500MPa及更高的強度等級，從而達到生產替代QT500的鋁合金制品。
[0012]本發明的技術方案是：
[0013] 一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，主成分含量按重量百分比計：鈹Be: 0.01%~0.02%，錳血：彡2%，鎘0(1:0.05%~0.5%，銅〇1:4.2%~8.0%且〇1彡0.8111+ 4.05% ;路易斯酸堿對總量1% X10_4~2.0%，余量為鋁A1。
[0014] 所述的合金晶粒為等軸晶。
[0015] 所述的合金平均晶粒度< 120微米，合金晶粒內亞納米(Τ+ΘΗ)組合相數量達到彡1 個/平方微米。
[0016] 所述路易斯酸堿對為金屬與配體結合而成的金屬羰基配合物、金屬鹵合物、氫合 物、過渡類元素、內過渡類元素中的一種，或者一種以上混合。
[0017] 所述的金屬與配體結合而成的金屬羰基配合物:包括六羰合鎢W(C0)6、十羰合二 錳 Mn2(CO)10
[0018] 所述的金屬鹵合物，包括三氯化銅CuCl3。
[0019] 所述路易斯酸堿對，按元素添加量占 A1基體重量百分比，范圍為:Ca<0.2%，La< 0.15% ,SnI4<0.08% , CuCl3<0.03 % ,ff (C0)6^<0.05 % , Sn<0.2 % . Zr <0.1 % ,Nd< 0.1% ,SbH3<0.1%,Mn2(CO)i〇<0.03% .
[0020] 一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料的制備方法，包含以下步驟：
[0021] (1)在前述路易斯酸堿對、元素比例范圍內，選定一組物質組合，確定重量比，根據 需要配制的合金總量，推算出所需的每種物料的重量；
[0022] (2)往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱并在700 °C以上保溫；
[0023] (3)先加入鈹Be，完全熔化后，再加入錳Μη、鎘Cd、銅Cu，攪拌，加入選定的路易斯酸 堿對組合，攪拌均勻；
[0024] (4)然后對上述合金熔體進行爐內精煉；
[0025] (5)精煉后除渣、靜置、取樣分析合金化學成分，根據分析結果調整化學成分至規 定的偏差范圍內；調溫至650 °C以上，合金液出爐，在線除氣、除渣；
[0026] (6)鑄造:采用高壓鑄造
[0027] 所述高壓鑄造澆注，步驟如下：
[0028]①高壓鑄模設計制造，高壓鑄機調試，模具安裝；
[0029]②合金熔體入保溫爐坩堝準備；
[0030]③對模具進行預熱和噴涂涂料，模具清理，對嵌入件預熱清理，模具的各部分合 型；
[0031]④合金熔體澆入高壓室內，高壓射沖頭前進，將熔體壓射入型腔；
[0032]⑤保壓，凝固結晶；開模、抽芯取件；
[0033]⑥外觀質量檢測：毛坯鑄件在進行外觀質量檢驗之前，應清理干凈平整，非加工面 的澆冒口應清理到鑄件表面齊平；
[0034]⑦固溶處理:將鑄件完成粗加工和內外質量檢測的毛坯送入固溶爐，進行560°C以 下固溶處理，保溫完成后立刻淬火，使用水冷；
[0035]⑧時效強化:將完成固溶處理的鑄件送入時效爐進行時效強化處理，在230°C以下 時效強化，保溫后，出爐自然冷卻；
[0036]⑨取樣分析測試驗證；
[0037]⑩實用性能驗證。
[0038]本發明的有益效果:把路易斯酸堿理論所指向的、能在鋁合金熔體中發生分子解 體或有助于次納米區域內（即小于1納米的范圍）物相分子結構優化的"酸堿對"物質，應用 于熔體納米尺度范圍的精細結構調整，是本發明的最主要的創造性技術手段。
[0039] 通過運用路易斯酸堿理論，使有關路易斯酸堿對承載的微量元素的添加和排除， 在鋁合金熔體環境發生分子解體和轉化，以提供熔體超精細微區內的充分擾動和激活效 應，達到催生臨界晶核大量形成，使合金晶粒度得到進一步細化，形態更加圓整;增加 (Τ+Θ H)組合相在合金基體中的含量，是本發明解決的合金強化的機理問題。
[0040] 正離子體和負離子體作為路易斯"酸堿對"，對合金晶粒細化具有普通物質無法實 現的優異效果，這是由于:這些離子體在常溫下與正常的物質分子一樣能穩定存在，而在鋁 合金熔體這樣的高溫酸堿環境中發生分子解體，生成路易斯酸和路易斯堿；由于是分子解 體，故而是一種次納米范圍的原子組合結構的"散架"，其配體部分以氣態排放出來，釋放出 來的核心金屬離子則重新選擇結合其它原子。
[0041] 這種發生在鋁合金熔體中的解體和重構，與普通的物質溶解不同，因為:①高溫下 分解釋放的氣態物質形成的初始氣泡只有一個分子大小(小于lnm，即次納米級），比表面積 最大，具有極強的活性和納米范圍的擾動能力，正處于結晶臨界晶核形成的尺寸范圍，由此 而造成的熔體超精微區內原子的能量起伏、結構起伏和濃度起伏等狀態起伏都帶有極強的 突變特征，促使鄰近的更多原子跨越結晶勢皇，故而特別有利于臨界晶核的大量形成，對金 屬間化合物生成反應的催化和合金組織晶粒細化都產生了優于普通變質劑如鋁鈦硼的好 作用；同時正、負離子體這種在次納米范圍的超精微區內擾動和激活效應，是常規外加凈化 氣體形成的氣泡(直徑大于〇.5mm)無法實現的；②分解釋放的金屬原子或正離子具有比配 體更小的體積和更大的比表面積，其對周圍原子的擾動和激活效應更強，造成的超精微區 狀態起伏更加顯著，對金屬間化合物生成反應催化和合金基體組織晶粒細化作用也更強； ③酸堿對在高溫熔體中的分裂和重構增強了質點在微區的分散和擴散速度，不會象普通金 屬或添加劑那樣造成團簇化，而有效地抑制了因添加劑造成的合金成分偏析以及大顆粒質 點的聚集和長大，這能有效解決常規晶粒細化劑在結晶過程中粗大化的傾向，例如可防止 鈦Ti和稀土相的粗化;④配體氣泡還可以發生次生反應，經過一系列變化后隨從凈化氣體 排出熔體(比如生成〇) 2、〇14、他、順3或!123)或進入熔渣（比如六120 3^1(!10)3或六14(：3)，這種凈 化作用，能夠以最穩定的固態或氣態物質，把溶解在熔體中的Η和氧化物雜質吸收和分解， 從而其凈化作用比常規的氣體凈化方式效果更好。這就是正、負離子體作為路易斯酸堿對 的添加和排除，在鋁合金熔體環境發生分子解體、酸堿轉化和超精微區內原子重構，以提供 熔體超精微區內的充分擾動和激活效應，達到催生臨界晶核大量生成和抑制晶粒長大作 用，并實現更好凈化效果的機理。通過這種機理，使基體結晶狀態普遍成為等軸晶，晶粒度 平均小于120μηι，進一步的優化效果可達到晶粒度平均在50~100μπι。這種效果，是單純使用 鋁鈦硼和鋁鈦碳等常規晶粒細化劑以及常規的氣體凈化技術所無法實現的。
[0042] 復雜配體化合物作為路易斯酸堿對，對合金晶粒細化也具有普通物質無法實現的 良好效果，因為它們的分子結構與正、負離子體的結構類似，都能在鋁合金熔體這樣的環境 中發生分子的解體、酸堿轉化和超精微區內原子重構，也能在分子解體時釋放出氣態或液 態的配體，經過一系列反應后隨從凈化氣體排出熔體（比如生成⑶2、014、他、腿或秘)或進 入熔渣（比如似(：1、1((：1^1(!10) 3^12〇3或414(：3)，其中釋放的金屬原子或離子，非金屬原子或 離子，都是次納米級的超細小質點，有著最大的比表面積，能提供熔體超精微區內的充分擾 動和激活效應，達到催生臨界晶核大量生成和抑制晶粒長大作用的機理。通過這種機理，使 基體結晶狀態普遍成為等軸晶，晶粒度平均小于120μπι，進一步的優化效果可達到晶粒度平 均在50~100μπι，這種效果，是單純使用鋁鈦硼和鋁鈦碳等常規晶粒細化劑以及常規的氣體 凈化技術所無法實現的。
[0043] 六羰合鎢W(C0)6與十羰合二錳Mn2(C0)1Q的配體發生次生反應生成C0 2,經過一系列 變化后隨從凈化氣體排出熔體，這種凈化作用能夠以最穩定的氣態把溶解在熔體中的Η和 氧化物雜質吸收和分解，從而其凈化作用比常規的氣體凈化方式效果更好。因此，主成分設 計為按重量百分比：鈹Be : 0· 01~0 · 02 %，錳Μη:彡2 %，鎘Cd: 0 · 05~0· 5 %，銅Cu : 4 · 2~ 8 · Ο %且Cu彡Ο · 8Mn+4 · 05 %路易斯酸堿對總量1 % X 10-4~2 · 0%，余量為鋁A1。鈹Be元素作 為復雜合金化的特征添加元素，在合金中形成α、β彌散性高溫強化相，擴散至熔體表面，生 成致密的氧化膜，從而減少了合金的燒損和污染，又不損害合金的抗蝕性，可防止合金元素 的氧化、燒損、吸氣，提高合金的冶金質量及表面氧化膜的致密度，可使雜質鐵(Fe)由針狀 變為團粒狀，還可防止澆注時合金液與模具的反沖；。
[0044] 由于(Τ+ΘΗ)組合相的發現，在鋁合金強化設計時，就可以通過增加 (Τ+ΘΗ)組合相， 使鋁合金材料的基體強度獲得大的提升，穩定性得到良好控制，這是本發明要解決的工程 應用問題，即替代系列球鐵材料和制品。
[0045] 在合金熔體中，不同金屬原子或離子的接近，它們之間也會產生能級分裂發生熱 化學反應(不發生電子轉移)而形成金屬間化合物的模式，由于形成了不同于基體晶態的分 子結構，具有較好的熱穩定性，故而也適用路易斯酸堿理論。比如在金屬間化合物分子 AlxCu和Al2QCu2Mn3中，根據電負性大小，可知A1比Cu、Mn更容易失去電子，因此，A1是路易斯 堿，Cu、Mn是路易斯酸，AlxCu和Al 2QCu2Mn3都可以看成路易斯"酸堿對"。當加入熔體中的外來 路易斯酸堿對分解時，與基體存在界面能差的金屬間化合物前驅體顯然也受到擾動和激活 而發生結構起伏，產生更多的臨界晶核，使(Τ+ΘΗ)組合相在合金中的濃度和平均分布密度， 使之達到1個/[μπι] 2以上，這就是路易斯酸堿對在納米尺度的擾動和激活效應能夠增加亞 納米級質點(Τ+ΘΗ)組合相和納米級質點GP區、θ"、θ'系列強化相的機理。
[0046] 另外，由于路易斯酸堿對能夠提供給合金熔體更大的異類物質濃度，因此增大了 熔體結晶過程的成分過冷度，導致晶核在更強結晶動力下快速越過臨界尺寸，而在過冷的 液體中自由成核和生長，形成具有各向同性和形狀更接近于球形的等軸晶粒；由于等軸晶 的這種緣于液體內部自由生長的內生機制，改變了平面晶、樹枝晶、柱狀晶等不規則晶體緣 于鑄造型腔的型壁生核、自外向液體內部單向延伸的生長方式，因此避免或減輕了合金的 成分偏析、結晶粗大單向、宏觀性能不均勻的缺陷，從而有效避免或減輕了合金的一些常見 缺陷，如針孔、氣孔、縮孔、縮松、偏析、粗大固溶體、高硬度化合物、裂紋等。
[0047] 由于(Τ+ΘΗ)組合相與各級Al-Cu二元彌散相Θ'、Θ〃、6ΡΙ區依次分別具有次微米級、 亞納米級和納米級的晶格畸變作用，只要如本發明技術方案把基體中（Τ+ΘΗ)組合相的數量 和分布密度提高，就能實現與Al-Cu二元彌散相在大小、數量和分布狀態方面搭配相對均 勻、結構緊湊，則其相互之間就會產生最強晶格畸變應力場(最大點陣失配度），同時又與基 體整體完全共格或半共格，因此在整個晶粒三維空間中形成了一個立體彈塑性網陣，在整 個晶粒內部產生了類似"鋼筋混凝土"對建筑物結構增強作用的層級式強化結構（以下簡稱 "類砼強化結構"），大大改善了合金的力學性能;這種在晶粒尺度范圍內均勻分布的超彈塑 性張力結構具有能夠有效調動盡可能多的質點共同參與抵抗、分攤和吸收外部沖擊動量 (動靜載荷)的能力，從而微觀上具有強大的抗疲勞特性，在宏觀上具有高強、高韌、高硬"三 高統一"的特征，這種"類砼強化結構"與鋼鐵材料類的球墨鑄鐵中只有球狀石墨與鐵基體 兩種平行結構、且晶粒度須從15~500μπι之間變化以獲得強硬度與韌性不可共同提高(一方 的提高以降低另一方為前提)的基體特性相比較，顯然具有更高的工程應用價值。
[0048]根據路易斯酸堿理論，鋁熔體是一個富電子高溫體系，即屬于強的路易斯堿，當過 量的銅錳加入以后，由于銅錳的電負性較強，吸聚了較多的電子云，使形成的合金熔體的堿 性降低，表面張力增加，不利于臨界晶核的產生;加入富電子物質后，平衡了銅錳的酸性效 應，原始晶核面臨的界面張力降低，因而促進了（Τ+ΘΗ)組合相的主干T相的原始晶核成長為 臨界晶核，從而決定了（Τ+ΘΗ)組合相在合金中數量和分布密度顯著提高。
[0049] 本文涉及的鋁合金材料能很好的綜合鋁硅系與常規鋁銅系材料的力學與鑄造性 能;該鋁合金材料的力學性能達到Q500材料的指標，鑄造性能突出，產品成品率高。
[0050] 鋁合金材料吊鉤較球鐵材料具有以下幾種優點：
[0051] ①鋁合金材料的起重吊鉤具有極好的低溫性能，其力學性能隨溫度降低而提高， 在寒冷季節和低溫環境中，戶外工作的安全性得到很好的保障，而球鐵材料的起重臂則隨 溫度降低逐漸發生由韌性向脆性的轉變，尤其在脆性轉變溫度以下，其沖擊值急劇下降，甚 至發生"低溫脆斷"，影響起重的安全。
[0052]②鋁材料較球鐵材料自身重量減輕約2/3，能耗及維護成本低。
[0053]③鋁材料回收利用價值高且再生性好(工業廢鋁回收再加工利用的成本只有電解 鋁的5%)，優于球鐵。
[0054] ④鋁材料本身的抗氧化腐蝕性遠遠高于球鐵。
【具體實施方式】
[0055] 本發明【具體實施方式】包括2個部分，第一部分為提示和說明，第二部分為具體實施 例。
[0056]第一部分:提示和說明
[0057] 一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料的制備方法，包含以下步驟：
[0058] (1)在前述路易斯酸堿對、元素比例范圍內，選定一組物質組合，確定重量比，根據 需要配制的合金總量，推算出所需的每種物料的重量；
[0059 ] (2)往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱并在700 °C以上保溫；
[0060] (3)先加入鈹Be，完全熔化后，再加入錳Μη、鎘Cd、銅Cu，攪拌，加入選定的路易斯酸 堿對組合，攪拌均勻；
[0061] (4)然后對上述合金熔體進行爐內精煉；
[0062] (5)精煉后除渣、靜置、取樣分析合金化學成分，根據分析結果調整化學成分至規 定的偏差范圍內；調溫至650 °C以上，合金液出爐，在線除氣、除渣；
[0063] (6)鑄造:采用高壓鑄造
[0064] 所述高壓鑄造，步驟如下：
[0065] ①熔體過濾后可澆注鑄造，鑄造溫度控制可在690~710°C ;
[0066] ②鑄造前應將模具預熱到350°C左右，對模具進行噴涂涂料，模具清理，對嵌入件 預熱清理，防止夾雜物進入合金造成廢品;合金熔體入保溫爐坩堝準備。
[0067] ③合金熔體澆入高壓室內，高壓射沖頭前進，將熔體壓射入型腔；
[0068]④保壓，凝固結晶；
[0069]⑤開模取出產品，自然冷卻，清理砂芯、鋸切冒口、打磨飛邊；
[0070]⑥外觀質量檢測。毛坯鑄件在進行外觀質量檢驗之前，應清理干凈平整，非加工面 的澆冒口應清理到鑄件表面齊平；
[0071]⑦內部質量檢測。剖面著色探傷檢測或者整體熒光或X光檢測；
[0072]⑧固溶處理。將鑄件完成粗加工和內外質量檢測的毛坯送入固溶爐，進行560°C以 下的固溶處理，保溫后立刻淬火，水冷；
[0073] 時效強化。將完成固溶處理的鑄件送入時效爐進行時效強化處理，時效強化工藝 150~240°C，保溫后，出爐自然冷卻;鑄件表面可進行拋丸清理。
[0074]⑨取樣分析測試驗證。從經過熱處理以后的鑄件上切取試棒，取樣部位選在毛坯 本體有加工余量的適當位置、鑄件本體受載荷均勻或集中的部位，每個取樣部位應切取三 根試棒；
[0075]⑩實用性能驗證。通過機械加工、表面處理和裝配后，進行模擬使用工況的實用性 能檢測試驗，包括選擇疲勞試驗、磨損試驗、逆向超載試驗或超壓試驗。
[0076]第二部分:具體實施例
[0077] 實施例1
[0078] 一種替代QT500的鋁合金起重吊鉤及其高壓鑄造方法
[0079] 1、制品參數
[0081] 2、生產流程:熔體-打壓充型-保持壓力-卸壓-冷卻-開模取件-清理、鋸切 -時效
[0082] 3、合金配方重量百分比（％ )
[0083]
[0084] 4、熔體澆注溫度彡690 Γ;
[0085] 5、模具預熱溫度彡150 Γ;
[0086] 6、充型時間< 2s，充型（油)壓力：彡20MPa;
[0087] 7、保壓時間多30s，保持(油)壓力：多30MPa;
[0088] 8、冷卻時間：彡lOmin;
[0089] 9、熱處理:T5(固溶加不完全人工時效）；
[0090] 10、鑄件微觀結構指標:金相組織為等軸晶，平均晶粒度50~60μπι，晶粒內（Τ+ΘΗ) 組合相數量2~3個/[μπι]2;
[0091] 11、鑄件機械性能
[0092]
[0093] 實施例2
[0094] -種鋁合金起重吊鉤及其高壓鑄造的方法
[0095] 1、制品參數

[0097] 2、生產流程:熔體-澆注-轉動型腔-充型凝固-停轉開模取件-固溶-時效
[0098] 3、合金配方重量百分比（％ )
[0099]
[0100] 4、熔體澆注溫度彡690 °C;
[0101] 5、模具預熱溫度彡150 °C;
[0102] 6、充型時間<2s，充型（油)壓力：彡30MPa;
[0103] 7、保壓時間彡30s，保持（油)壓力：多50MPa;
[0104] 8、冷卻時間：彡lOmin;
[0105] 9、熱處理:T5(固溶加不完全人工時效）；
[0106] 10、鑄件微觀結構指標:金相組織為等軸晶，平均晶粒度65~75μπι，晶粒內（Τ+ΘΗ) 組合相數量2~3個/[μπι]2;
[0107] 11、鑄件機械性能
[0108]
[0109] 實施例3
[0110] -種替代QT500的鋁合金起重吊鉤及其高壓鑄造方法
[0111] 1、制品參數
[0113] 2、生產流程:熔體4打壓充型-保持壓力4卸壓4冷卻4開模取件4清理、鋸切 4時效
[0114] 3、合金配方重量百分比（％ )
[0115]
[0116] 4、熔體澆注溫度彡690 °C;
[0117] 5、模具預熱溫度彡150 °C;
[0118] 6、充型時間<2s，充型（油)壓力：彡20MPa;
[0119] 7、保壓時間彡30s，保持(油)壓力：多30MPa;
[0120] 8、冷卻時間：彡lOmin;
[0121] 9、熱處理:T5(固溶加不完全人工時效）；
[0122] 10、鑄件微觀結構指標:金相組織為等軸晶，平均晶粒度50~60μπι，晶粒內（Τ+ΘΗ) 組合相數量2~3個/[μπι]2;
[0123] 11、鑄件機械性能
[0124]
【主權項】
1. 一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于：主成分含量按重量百分比計： 鈹Be:0.01%~0.02%，錳Μη:彡2%，鎘Cd:0.05%~0.5%，銅Cu:4.2%~8.0%且Cu彡 0 · 8Mn+4· 05% ;路易斯酸堿對總量1 % X 10-4~2 · 0%，余量為鋁A1。2. 根據權利要求1所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于:合金晶 粒為等軸晶。3. 根據權利要求1所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于:合金平 均晶粒度<120微米，合金晶粒內亞納米(Τ+ΘΗ)組合相數量達到多1個/平方微米。4. 根據權利要求1所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于:所述路 易斯酸堿對為金屬與配體結合而成的金屬羰基配合物、金屬鹵合物、氫合物、過渡類元素、 內過渡類元素中的一種，或者一種以上混合。5. 根據權利要求4所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于:所述的 金屬與配體結合而成的金屬羰基配合物:包括六羰合媽W(CO) 6、十羰合二猛Mn2(CO) 10。6. 根據權利要求4所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于:所述的 金屬鹵合物，包括三氯化銅CuCl3。7. 根據權利要求1-6之一所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料，其特征在于： 所述路易斯酸堿對，按元素添加量占 A1基體重量百分比，范圍為:Ca<0.2%，La<0.15%， Snl4<0.08% ,CuC13<0.03% ,ff(C0)6^<0.05% ,Sn<0.2% .Zr<0.1 % ,Nd<0.1 % ,SbH3 <0.1%，Mn2(CO)i〇<0.03%。8. 如權利要求7所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料的制備方法，其特征在 于:包含以下步驟： (1) 在前述路易斯酸堿對、元素比例范圍內，選定一組物質組合，確定重量比，根據需要 配制的合金總量，推算出所需的每種物料的重量； (2) 往熔煉爐中加入鋁錠或熔融鋁液，加熱并在700 °C以上保溫； (3) 先加入鈹Be，完全熔化后，再加入猛Μη、鎘Cd、銅Cu，攪拌，加入選定的路易斯酸堿對 組合，攪拌均勻； (4) 然后對上述合金熔體進行爐內精煉； (5) 精煉后除渣、靜置、取樣分析合金化學成分，根據分析結果調整化學成分至規定的 偏差范圍內；調溫至650 °C以上，合金液出爐，在線除氣、除渣； (6) 鑄造:米用尚壓鑄造。9. 根據權利要求8所述的一種替代QT500起重吊鉤的鋁合金材料的制備方法，其特征在 于:所述高壓鑄造澆注，步驟如下： ① 高壓鑄模設計制造，高壓鑄機調試，模具安裝； ② 合金熔體入保溫爐坩堝準備； ③ 對模具進行預熱和噴涂涂料，模具清理，對嵌入件預熱清理，模具的各部分合型； ④ 合金熔體澆入高壓室內，高壓射沖頭前進，將熔體壓射入型腔； ⑤ 保壓，凝固結晶;開模、抽芯取件； ⑥ 外觀質量檢測：毛坯鑄件在進行外觀質量檢驗之前，應清理干凈平整，非加工面的澆 冒口應清理到鑄件表面齊平； ⑦ 固溶處理:將鑄件完成粗加工和內外質量檢測的毛坯送入固溶爐，進行560°C以下固 溶處理，保溫完成后立刻淬火，使用水冷； ⑧ 時效強化:將完成固溶處理的鑄件送入時效爐進行時效強化處理，在230Γ以下時效 強化，保溫后，出爐自然冷卻； ⑨ 取樣分析測試驗證； ⑩ 實用性能驗證。
【文檔編號】C22C1/06GK105970049SQ201610494663
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】門三泉, 車云, 張中可
【申請人】貴州華科鋁材料工程技術研究有限公司