CN103526085B - 一种耐磨铝合金 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝合金领域，具体涉及一种耐磨铝合金。一种耐磨铝合金，包括下述的重量百分数的组分：最大重量百分比分别为10%的硅、1%的锌、1.5%的锰、4%的铜、1%的硼、3%的镁、0.5%的钒、0.5%的钛、1%的钴、1%的铈、2%的铁、0.5%的镱、3%的镍、2%的锶、1%的铬。本发明的有益效果在于，采用本发明的方案，将各种元素相组合，能显著的提高耐磨铝合金的硬度，本发明的铝合金其硬度达到了620左右，而且其耐碱蚀性也有显著的提高。

Description

一种耐磨铝合金

技术领域

本发明属于铝合金领域，具体涉及一种耐磨铝合金。

背景技术                          

铝硅合金是一种常见的铝合金，铝硅比的变化可以使硬度产生非常大的影响，如硅含量7% 以下时，铝硅合金具有良好的延展性，而硅含量超过铝硅共晶点（11.7% 硅）后，合金中硅颗粒明显增加，合金的硬度和耐磨性也显著的增加，现有方法通过对铝硅合金进行电化学处理以浸蚀表层铝而保留基体中的硅，以进行一步提高其耐磨性和硬度，然而该方法存在操作复杂、处理质量不易控制的问题。

铝合金中通过使用的铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，20世纪初由德国人发明，对飞机发展帮助极大，一次大战后德国铝合金成分被列为国家机密。跟普通的碳钢相比，铝合金有着更轻的优点及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性能不如纯铝，在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。

造成电偶腐蚀加速的情况有：铝合金与不锈钢接触的情况、其它金属的腐蚀电位比铝合金低或者是潮湿的环境下，如果铝和不锈钢要一同使用必须在有保护或者是户外安装两金属间电子或电解隔离。

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，有航空、航天、汽车、机械制造、船舶、铝合金及化学工业中大量应用。

纯铝的密度小，大约是铁的1/3，熔点低，为660℃，铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材和板材，铝合金的抗腐蚀性能好，但是纯铝的强度很低，不宜作结构材料，通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐加入合金元素及运用热处理方法来强化铝，这就得到了一繁殖的铝合金。

添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，这样使得比强度胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重，采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。

铝合金密度低，但是强度比较高，接近或者是超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材料 ，具有优良的导电性，导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

利用电解铝液直接熔铸的方法而获得的铝合金扁锭，存在着铸坯表面质量差，如有裂纹、冷隔等缺陷，夹杂物含量高且分布不均匀，加工后产品力学性能低等多种问题。解决上述的问题的方法是，调整铝合金中的强化元素、微量元素，合金元素，有害元素等成分重量比例。

在铝合金中添加何种元素，如金属元素或者是其它的元素，以及添加的比例的不同，可导致铝合金的性能不同，在耐磨性能上，需要选择不同的元素进行组合。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种耐磨性能好的铝合金。

本发明是通过下述的技术方案来实现的：

一种耐磨铝合金，包括下述的重量百分数的组分：

最大重量为10%的硅                   最大重量为1%%的锌

最大重量为1.5%%的锰                 最大重量为4%的铜

最大重量为1%的硼                    最大重量为3%的镁        

最大重量为0.5%的钒                  最大重量为0.5%的钛

最大重量为1%的钴                    最大重量为1%的铈

最大重量为2%的铁                    最大重量为0.5%的镱

最大重量为3%的镍                    最大重量为2%的锶

最大重量为1 %的铬       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

优选的，铝合金含有重量百分比为4-8%的硅；

铝合金含有重量百分比为0.2-0.8%的锌；

铝合金含有重量百分比为1-3%的铜；

铝合金含有重量百分比为0.4-1.2%的锰；

铝合金含有重量百分比为1-2.5%的镍。

优选的，耐磨铝合金包括下述重量份数的组分：

硅8%                        锌0.6%

锰1.2%                      铜2.5%

硼0.8%                      镁2%         

钒0.4%                      钛0.3%

钴0.8%                      铈0.6%

铁1.5%                      镱0.3%

镍2%                        锶1.5%

铬0.6%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

优选的，耐磨铝合金包括下述重量份数的组分：

硅6%                        锌0.56%

锰1.0%                      铜2.8%

硼0.6%                      镁2.3%         

钒0.37%                     钛0.35%

钴0.82%                     铈0.74%

铁1.64%                     镱0.34%

镍2.5%                      锶1.6%

铬0.65%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

优选的，耐磨铝合金包括下述重量份数的组分：

硅7.5%                      锌0.7%

锰1.2%                      铜3.5%

硼0.6%                      镁2.5%

钒0.4%                      钛0.3%

钴0.8%                      铈0.6%

铁1.5%                      镱0.3%

镍2.5%                      锶1.6%

铬0.55%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

将所述的所有元素按比例在740-760℃下熔炼，浇铸成型，浇铸温度为720-740℃。

本发明中，采用的原料中有铜，铜会导致额外的强度增加，但是随着其含量的增加，又会劣化合金的耐腐蚀性；

通过添加钴，可以进一步改善合金的脱模性；

钛能起到晶粒细化的作用，良好的晶粒细化作用实质上有助于改善铸造性和机械性能；

铬、镱、锶、镍、铈的组合，可提高铝合金的耐磨性能；

本发明的铝合金的各种元素，相互协同作用，增强铝合金的耐磨性能，某些元素过量，会导致其其它性能如抗蚀性的下降，因此，必须在本发明所限定的范围内，其耐磨性能最好。

本发明的有益效果在于，采用本发明的方案，将各种元素相组合，能显著的提高耐磨铝合金的硬度，本发明的铝合金其硬度达到了610左右，而且其耐碱蚀性也有显著的提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

耐磨铝合金包括下述重量百分数的组分：

硅8%                        锌0.6%

锰1.2%                      铜2.5%

硼0.8%                      镁2%         

钒0.4%                      钛0.3%

钴0.8%                      铈0.6%

铁1.5%                      镱0.3%

镍2%                        锶1.5%

铬0.6%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

将所述的所有元素按比例在750℃左右的温度下熔炼，浇铸成型，浇铸温度为730℃左右。

检测其维氏硬度（HV,kg/mm²）为610。

实施例2

硅6%                        锌0.56%

锰1.0%                      铜2.8%

硼0.6%                      镁2.3%         

钒0.37%                     钛0.35%

钴0.82%                     铈0.74%

铁1.64%                     镱0.34%

镍2.5%                      锶1.6%

铬0.65%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

将所述的所有元素按比例在750℃左右的温度下熔炼，浇铸成型，浇铸温度为730℃左右。

检测其维氏硬度（HV,kg/mm²）为608。

实施例3

硅7.5%                      锌0.7%

锰1.2%                      铜3.5%

硼0.6%                      镁2.5%         

钒0.4%                      钛0.3%

钴0.8%                      铈0.6%

铁1.5%                      镱0.3%

镍2.5%                      锶1.6%

铬0.55%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

将所述的所有元素按比例在750℃左右的温度下熔炼，浇铸成型，浇铸温度为730℃左右。

检测其维氏硬度（HV,kg/mm²）为609。

实施例4

耐磨铝合金包括下述重量百分数的组分：

硅10%                       锌1%

锰1.5%                      铜4%

硼1%                        镁3%         

钒0.5%                      钛0.5%

钴1%                        铈1%

铁2%                        镱0.5%

镍3%                        锶2%

铬1%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

将所述的所有元素按比例在750℃左右的温度下熔炼，浇铸成型，浇铸温度为730℃左右。

检测其维氏硬度（HV,kg/mm²）为601。

实施例5

耐磨铝合金包括下述重量百分数的组分：

硅5%                       锌0.4%

锰0.6%                      铜2%

硼0.4%                      镁1%         

钒0.2%                      钛0.2%

钴0.3%                      铈0.2%

铁1%                        镱0.2%

镍1%                        锶1%

铬0.3%       

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。

将所述的所有元素按比例在750℃左右的温度下熔炼，浇铸成型，浇铸温度为730℃左右。

检测其维氏硬度（HV,kg/mm²）为599。

Claims (1)

1.耐磨铝合金的生产方法，包括下述重量百分数的组分：

将下述的所有元素按比例在750℃左右的温度下熔炼，浇铸成型，浇铸温度为

730℃；

硅8% 锌0.6%

锰1.2% 铜2.5%

硼0.8% 镁2%

钒0.4% 钛0.3%

钴0.8% 铈0.6%

铁1.5% 镱0.3%

镍2% 锶1.5%

铬0.6%

余量为铝，且其中其它元素和由于生产条件所限而含有杂质均最大为0.05%，总共最大为0.15%。