CN103484740A - 一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺 - Google Patents

一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺 Download PDF

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陈鹏
王冲
金继松
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Abstract

本发明公开了一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，该合金中各元素的质量百分含量为：Cu3.5-4.2、Mg1.2-1.8、Mn0.4-0.8、Zn0.10-0.15、Ti0.1-0.2%、Sb0.2-0.3%、Zr0.35-0.45%、Fe0.08-0.12%、Si0.04-0.06%、Ge0.03-0.05%、Bi0.02-0.03%、RE0.04-0.08%、B0.002-0.003%、余量为Al；本发明通过降低Fe、Si等杂质元素的含量而进行改善合金的断裂韧性、疲劳和抗应力腐蚀性能；变质剂中Pr、Nd、La稀土金属元素在铝合金中可以形成热硬性高的复杂成分化合物，呈网状分布于晶界或枝晶间，细化了组织，有效地阻碍了基体变形和晶界移动，从而明显提高了合金的高温性能。

Description

一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，属于铝合金材料技术领域。
背景技术
    铝合金由于密度较低、比强度高、耐损伤性和成型性好,在航空航天工业中有着广泛的应用。铝合金的疲劳性能直接决定了铝合金型材的可靠性，普通铝合金在高温高强度环境下容易产生裂纹，导致零件失效。因此提高铝合金型材的耐疲劳性对于延长零部件使用寿命和提高设备稳定性具有重要意义。
发明内容
    本发明的目的在于提供一种一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，可以使材料获得更为优异的耐疲劳损伤性能,从而从根本上延长铝合金型材的使用寿命。
    本发明采用的技术方案如下：
    一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：
    （1）将炉料投入熔炼炉中进行加热熔炼，待炉料熔化后，撒上2/3量的覆盖剂覆盖，当合金熔液升温至710-730℃时，用炉料重量0.4-0.6%的C2Cl6进行精炼，入炉静置8-10min，至720-750℃时，将块状变质剂压入炉中央底部，进行变质处理，变质反应1-2min后，撒上剩余的1/3的覆盖剂，静置10-15min后即可进行浇铸，浇铸前确保熔液中各合金元素的质量百分含量为：Cu 3.5-4.2、Mg 1.2-1.8、Mn 0.4-0.8、Zn 0.10-0.15、Ti 0.1-0.2%、Sb 0.2-0.3%、Zr 0.35-0.45%、Fe 0.08-0.12%、Si 0.04-0.06%、Ge 0.03-0.05%、Bi 0.02-0.03%、RE 0.04-0.08%、B 0.002-0.003%、余量为Al；
    （2）将熔液连续浇铸成铸锭，然后进行均匀化退火处理，即将铸锭先从室温以75-90℃/h升温至280-320℃，保温3-4h，再以40-50℃/h升温至450-480℃，保温10-15h，再以60-80℃/h升温至540-570℃,保温6-8h，然后以50-60℃/h降温至320-350℃，保温3-5h，最后以45-55℃/h降温至150-180℃，保温4-8h，出炉空冷至室温；均匀化退火后，将铸锭加热至450-480℃，用挤压机挤压成型，挤压速率为7-9m/min；
    （3）将铝合金型材置于淬火炉中加热至510-520℃，保温30-50min，然后以280-320℃/h迅速降温至140-160℃后，放入0-5℃冰盐水中降至50℃以下；然后将从盐水中取出的铝合金型材在185-205℃下保温2-4h；随炉空冷至室温；
    （4）时效处理后的铝合金型材经过阳极氧化、电泳涂漆等工序后即得耐疲劳铝合金型材。
    所述的覆盖剂由下列重量份的原料混合而成：碳酸钠10-15、氯化钾5-10、玻璃粉8-12、刚玉粉5-10、萤石粉5-10、椰壳炭粉4-6、氮化铝3-5、镁砂粉6-9、莫来石粉8-12、凹凸棒土5-10。
    所述的块状变质剂的质量百分比成分为：Pr 2-4、Nd 1-3、La 3-6、Ti 1-2、B 0.3-0.5、余量为Al；其由混合稀土金属锭、AlTiB合金和纯铝锭经熔炼、精炼、除气除渣、搅拌均匀后，浇铸成块状制得。
本发明的有益效果：
    本发明通过降低Fe、Si等杂质元素的含量而进行改善合金的断裂韧性、疲劳和抗应力腐蚀性能；变质剂中Pr 、Nd 、La稀土金属元素在铝合金中可以形成热硬性高的复杂成分化合物，呈网状分布于晶界或枝晶间，细化了组织，有
效地阻碍了基体变形和晶界移动，从而明显提高了合金的高温性能。本发明铝合金型材不仅具有优异的耐疲劳性能，还具有良好的高温耐腐蚀、耐磨损性能。
具体实施方式
 一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，包括以下步骤：
    （1）将炉料投入熔炼炉中进行加热熔炼，待炉料熔化后，撒上2/3量的覆盖剂覆盖，当合金熔液升温至720℃时，用炉料重量0.5%的C2Cl6进行精炼，入炉静置10min，至750℃时，将块状变质剂压入炉中央底部，进行变质处理，变质反应2min后，撒上剩余的1/3的覆盖剂，静置15min后即可进行浇铸，浇铸前确保熔液中各合金元素的质量百分含量为：Cu 3.5-4.2、Mg 1.2-1.8、Mn 0.4-0.8、Zn 0.10-0.15、Ti 0.1-0.2%、Sb 0.2-0.3%、Zr 0.35-0.45%、Fe 0.08-0.12%、Si 0.04-0.06%、Ge 0.03-0.05%、Bi 0.02-0.03%、RE 0.04-0.08%、B 0.002-0.003%、余量为Al；
    （2）将熔液连续浇铸成铸锭，然后进行均匀化退火处理，即将铸锭先从室温以85℃/h升温至305℃，保温3h，再以50℃/h升温至460℃，保温12h，再以70℃/h升温至550℃,保温8h，然后以60℃/h降温至330℃，保温4h，最后以50℃/h降温至165℃，保温6h，出炉空冷至室温；均匀化退火后，将铸锭加热至470℃，用挤压机挤压成型，挤压速率为8m/min；
    （3）将铝合金型材置于淬火炉中加热至515℃，保温40min，然后以310℃/h迅速降温至150℃后，放入2℃冰盐水中降至50℃以下；然后将从盐水中取出的铝合金型材在195℃下保温3h；随炉空冷至室温；
    （4）时效处理后的铝合金型材经过阳极氧化、电泳涂漆等工序后即得耐疲劳铝合金型材。
    所述的覆盖剂由下列重量（kg）的原料混合而成：碳酸钠12、氯化钾8、玻璃粉10、刚玉粉8、萤石粉8、椰壳炭粉5、氮化铝4、镁砂粉7、莫来石粉10、凹凸棒土8。
所述的块状变质剂的质量百分比成分为：Pr 3、Nd 1-3、La 3-6、Ti 1-2、B 0.3-0.5、余量为Al；其由混合稀土金属锭、AlTiB合金和纯铝锭经熔炼、精炼、除气除渣、搅拌均匀后，浇铸成块状制得。
本实施例制得的铝合金型材经检验，其力学性能为：抗拉强度522Mpa，屈服强度为384Mpa，伸长率为15.1%。
将上述制得的铝合金型材在20-400℃冷热循环热疲劳试验，重复200次，无产生裂纹。

Claims (3)

1.一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将炉料投入熔炼炉中进行加热熔炼，待炉料熔化后，撒上2/3量的覆盖剂覆盖，当合金熔液升温至710-730℃时，用炉料重量0.4-0.6%的C2Cl6进行精炼，入炉静置8-10min，至720-750℃时，将块状变质剂压入炉中央底部，进行变质处理，变质反应1-2min后，撒上剩余的1/3的覆盖剂，静置10-15min后即可进行浇铸，浇铸前确保熔液中各合金元素的质量百分含量为：Cu 3.5-4.2、Mg 1.2-1.8、Mn 0.4-0.8、Zn 0.10-0.15、Ti 0.1-0.2%、Sb 0.2-0.3%、Zr 0.35-0.45%、Fe 0.08-0.12%、Si 0.04-0.06%、Ge 0.03-0.05%、Bi 0.02-0.03%、RE 0.04-0.08%、B 0.002-0.003%、余量为Al；
(2)将熔液连续浇铸成铸锭，然后进行均匀化退火处理，即将铸锭先从室温以75-90℃/h升温至280-320℃，保温3-4h，再以40-50℃/h升温至450-480℃，保温10-15h，再以60-80℃/h升温至540-570℃,保温6-8h，然后以50-60℃/h降温至320-350℃，保温3-5h，最后以45-55℃/h降温至150-180℃，保温4-8h，出炉空冷至室温；均匀化退火后，将铸锭加热至450-480℃，用挤压机挤压成型，挤压速率为7-9m/min；
(3)将铝合金型材置于淬火炉中加热至510-520℃，保温30-50min，然后以280-320℃/h迅速降温至140-160℃后，放入0-5℃冰盐水中降至50℃以下；然后将从盐水中取出的铝合金型材在185-205℃下保温2-4h；随炉空冷至室温；
(4)时效处理后的铝合金型材经过阳极氧化、电泳涂漆等工序后即得耐疲劳铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述的覆盖剂由下列重量份的原料混合而成：碳酸钠10-15、氯化钾5-10、玻璃粉8-12、刚玉粉5-10、萤石粉5-10、椰壳炭粉4-6、氮化铝3-5、镁砂粉6-9、莫来石粉8-12、凹凸棒土5-10。
3.根据权利要求1所述的一种耐疲劳铝合金型材的生产工艺，其特征在于，所述的块状变质剂的质量百分比成分为：Pr 2-4、Nd 1-3、La 3-6、Ti 1-2、B 0.3-0.5、余量为Al；其由混合稀土金属锭、AlTiB合金和纯铝锭经熔炼、精炼、除气除渣、搅拌均匀后，浇铸成块状制得。
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