CN103710593A - 一种桥梁用高强度铝合金型材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁用高强度铝合金型材的制备方法，该铝合金型材各元素组成的质量百分比为：Zn3.6-4.2、Mg1.5-2.0、Si0.6-1.2、Mn0.4-0.8、Cr0.2-0.5、Cu0.1-0.2、Fe0.05-0.15、Mo0.3-0.5、Nb0.2-0.3、Zr0.1-0.2、Ta0.05-1、Sr0.08-0.14、Bi0.04-0.07、Y0.03-0.06、Pm0.02-0.04，余量为Al。本发明制得的铝合金型材重量轻，强度高，有效解决了铝合金型材重量与强度两者之间的矛盾，完全满足桥梁对强度、重量的更高要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁用高强度铝合金型材的制备方法，属于铝合金材料加工技术领域。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，因其密度低，强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性、抗蚀性等性能，可加工成各种型材，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面。用于桥梁骨架的铝合金型材应该满足重量轻、强度高两大条件。然而现有的制造方法在降低型材重量的基础上制备出来的铝合金型材无法满足桥梁对强度的更高要求。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种重量轻、强度高的桥梁用铝合金型材的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种桥梁用高强度铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照元素质量百分数满足下列要求：Zn 3.6-4.2、Mg 1.5-2.0、Si 0.6-1.2、Mn 0.4-0.8、Cr 0.2-0.5、Cu 0.1-0.2、Fe 0.05-0.15、Mo 0.3-0.5、Nb 0.2-0.3、Zr 0.1-0.2、Ta 0.05-1、Sr 0.08-0.14、Bi 0.04-0.07、Y 0.03-0.06、Pm 0.02-0.04，余量为Al进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至740-760℃，待炉料全部熔化，搅拌30-40min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为720-740℃，精炼时间为15-20min，精炼完毕后静置20-30min，扒渣后进行浇铸，铸造温度为710-730℃，铸造速度为15-20mm/min；
（2）将铸坯进行均匀化处理：先以100-150℃/h升温至280-320℃，保温2-3h，再以50-70℃/h升温至420-440℃，保温4-8h，然后以40-60℃/h降温至330-360℃，保温3-5h，再以60-80℃/h升温至470-490℃，保温10-15h，然后以80-120℃/h降温至220-250℃，保温2-3h，空冷至室温；
（3）将均匀化处理后的铸锭预热至440-460℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为410-430℃，挤压速率为2-4mm/s；
（4）上述挤压出来的铝合金型材强风风冷至180-220℃，保温5-10h，再以100-150℃/h升温至440-480℃，保温1-2h，然后以80-120℃/h降温至210-240℃，保温4-8h，再以50-70℃/h升温至320-350℃，保温3-5h，再以60-90℃/h降温至160-190℃，保温10-15h，然后放入0-3℃冰盐水中降至50℃以下，取出铝合金型材以80-120℃/h升温至150-200℃，保温8-12h，再以100-150℃/h升温至460-500℃，保温1-2h，然后以120-160℃/h降温至180-220℃，保温5-10h，空冷至室温后进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.5-1%；
（5）将上述拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先以60-80℃/h升温至130-160℃，保温8-12h，空冷至室温后再以30-50℃/h升温至80-90℃，保温10-15h，然后以40-60℃/h升温至180-220℃，保温5-10h，再以30-50℃/h降温至80-90℃，保温10-15h，空冷至室温，经锯切、精整、检查验收、包装即得成品。
所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化钾15-20、氯化钠10-15、氟钛酸钾4-7、元明粉3-5、玻璃粉6-9、冰晶石粉4-8、橄榄石5-10、重晶石3-6、光卤石2-4、硬脂酸0.5-1、三聚磷酸钠1-2、木质素磺酸钙2-3；b.将橄榄石、重晶石、光卤石混合均匀，720-750℃煅烧2-3h，冷却至室温后放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1180-1240℃煅烧1-2h，冷却至室温，粉碎，过100-150目筛与氟钛酸钾、元明粉、玻璃粉、冰晶石粉混合均匀，然后加入硬脂酸、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙，2000-3000rpm高速研磨10-15min，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至810-840℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20-30min，喷射造粒，即得精炼剂。
本发明的有益效果：
本发明制得的铝合金型材重量轻，强度高，有效解决了铝合金型材重量与强度两者之间的矛盾，完全满足桥梁对强度、重量的更高要求。
具体实施方式
一种桥梁用高强度铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照元素质量百分数满足下列要求：Zn 3.6-4.2、Mg 1.5-2.0、Si 0.6-1.2、Mn 0.4-0.8、Cr 0.2-0.5、Cu 0.1-0.2、Fe 0.05-0.15、Mo 0.3-0.5、Nb 0.2-0.3、Zr 0.1-0.2、Ta 0.05-1、Sr 0.08-0.14、Bi 0.04-0.07、Y 0.03-0.06、Pm 0.02-0.04，余量为Al进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至750℃，待炉料全部熔化，搅拌35min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为730℃，精炼时间为20min，精炼完毕后静置25min，扒渣后进行浇铸，铸造温度为720℃，铸造速度为18mm/min；
（2）将铸坯进行均匀化处理：先以130℃/h升温至280℃，保温3h，再以70℃/h升温至440℃，保温6h，然后以50℃/h降温至340℃，保温4h，再以70℃/h升温至480℃，保温10h，然后以100℃/h降温至240℃，保温2h，空冷至室温；
（3）将均匀化处理后的铸锭预热至450℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为420℃，挤压速率为3mm/s；
（4）上述挤压出来的铝合金型材强风风冷至200℃，保温8h，再以120℃/h升温至460℃，保温2h，然后以100℃/h降温至230℃，保温6h，再以60℃/h升温至340℃，保温4h，再以80℃/h降温至170℃，保温15h，然后放入1℃冰盐水中降至50℃以下，取出铝合金型材以100℃/h升温至180℃，保温10h，再以150℃/h升温至480℃，保温2h，然后以140℃/h降温至220℃，保温6h，空冷至室温后进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.8%；
（5）将上述拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先以70℃/h升温至150℃，保温10h，空冷至室温后再以40℃/h升温至90℃，保温10h，然后以50℃/h升温至195℃，保温8h，再以50℃/h降温至80℃，保温15h，空冷至室温，经锯切、精整、检查验收、包装即得成品。
所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量（kg）的原料：氯化钾18、氯化钠12、氟钛酸钾6、元明粉4、玻璃粉7、冰晶石粉6、橄榄石8、重晶石4、光卤石3、硬脂酸0.6、三聚磷酸钠1.5、木质素磺酸钙2；b.将橄榄石、重晶石、光卤石混合均匀，750℃煅烧2h，冷却至室温后放入浓度为20%的盐酸溶液中浸泡1h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1240℃煅烧1h，冷却至室温，粉碎，过150目筛与氟钛酸钾、元明粉、玻璃粉、冰晶石粉混合均匀，然后加入硬脂酸、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙，3000rpm高速研磨10min，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至820℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20min，喷射造粒，即得精炼剂。
所得的铝合金型材经检验力学性能为：抗拉强度496Mpa，屈服强度为358Mpa，伸长率为16.4%。
Claims (2)
1.一种桥梁用高强度铝合金型材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按照元素质量百分数满足下列要求：Zn 3.6-4.2、Mg 1.5-2.0、Si 0.6-1.2、Mn 0.4-0.8、Cr 0.2-0.5、Cu 0.1-0.2、Fe 0.05-0.15、Mo 0.3-0.5、Nb 0.2-0.3、Zr 0.1-0.2、Ta 0.05-1、Sr 0.08-0.14、Bi 0.04-0.07、Y 0.03-0.06、Pm 0.02-0.04，余量为Al进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至740-760℃，待炉料全部熔化，搅拌30-40min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为720-740℃，精炼时间为15-20min，精炼完毕后静置20-30min，扒渣后进行浇铸，铸造温度为710-730℃，铸造速度为15-20mm/min；
（2）将铸坯进行均匀化处理：先以100-150℃/h升温至280-320℃，保温2-3h，再以50-70℃/h升温至420-440℃，保温4-8h，然后以40-60℃/h降温至330-360℃，保温3-5h，再以60-80℃/h升温至470-490℃，保温10-15h，然后以80-120℃/h降温至220-250℃，保温2-3h，空冷至室温；
（3）将均匀化处理后的铸锭预热至440-460℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为410-430℃，挤压速率为2-4mm/s；
（4）上述挤压出来的铝合金型材强风风冷至180-220℃，保温5-10h，再以100-150℃/h升温至440-480℃，保温1-2h，然后以80-120℃/h降温至210-240℃，保温4-8h，再以50-70℃/h升温至320-350℃，保温3-5h，再以60-90℃/h降温至160-190℃，保温10-15h，然后放入0-3℃冰盐水中降至50℃以下，取出铝合金型材以80-120℃/h升温至150-200℃，保温8-12h，再以100-150℃/h升温至460-500℃，保温1-2h，然后以120-160℃/h降温至180-220℃，保温5-10h，空冷至室温后进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.5-1%；
（5）将上述拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先以60-80℃/h升温至130-160℃，保温8-12h，空冷至室温后再以30-50℃/h升温至80-90℃，保温10-15h，然后以40-60℃/h升温至180-220℃，保温5-10h，再以30-50℃/h降温至80-90℃，保温10-15h，空冷至室温，经锯切、精整、检查验收、包装即得成品。
2.根据权利要求1所述的桥梁用高强度铝合金型材的制备方法，其特征在于，所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化钾15-20、氯化钠10-15、氟钛酸钾4-7、元明粉3-5、玻璃粉6-9、冰晶石粉4-8、橄榄石5-10、重晶石3-6、光卤石2-4、硬脂酸0.5-1、三聚磷酸钠1-2、木质素磺酸钙2-3；b.将橄榄石、重晶石、光卤石混合均匀，720-750℃煅烧2-3h，冷却至室温后放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1180-1240℃煅烧1-2h，冷却至室温，粉碎，过100-150目筛与氟钛酸钾、元明粉、玻璃粉、冰晶石粉混合均匀，然后加入硬脂酸、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙，2000-3000rpm高速研磨10-15min，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至810-840℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20-30min，喷射造粒，即得精炼剂。
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