CN103981402B - 一种高强耐磨耐蚀铝合金型材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强耐磨耐蚀铝合金型材及其制备方法，按质量百分数比该合金化学成分为：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，余量为Al。本发明铝合金型材具有高的机械强度，耐磨性和耐蚀性能优异，焊接性能和加工性能好，可以广泛用于要求强度高、耐磨、耐蚀的重要结构材料，如汽车发动机活塞、连杆、缸套、气门等。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强耐磨耐蚀铝合金型材及其制备方法，属于铝合金材料领域。
背景技术
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，易于加工，可制成各种型材，具有优良的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铝合金型材广泛应用于航空航天、交通运输、机械制造、建筑装修、化学工业等，是一种重要的有色金属结构材料。随着科学技术以及工业经济的飞速发展，不仅要求铝合金具有较高的强度，而且对铝合金的耐磨性、耐腐蚀性的要求也日益提高，因此，急需开发一种高强耐磨耐蚀铝合金型材，以满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强耐磨耐蚀铝合金型材及其制备方法，该铝合金型材不仅具有较高的强度，还具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高强耐磨耐蚀铝合金型材，按质量百分数比该合金化学成分为：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，余量为Al。
本发明高强耐磨耐蚀铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方配比计算称取炉料，取铝锭、镁锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达725-745℃时，依次加入铜锭、Al-10wt%Ni中间合金、Al-3wt%Cr中间合金、Al-1wt%Zn中间合金，搅拌均匀后继续升温至740-770℃，依次加入Al-6wt%Mn中间合金、Al-4wt%Zr中间合金、Al-1wt%Sb中间合金，炉料全部熔化后，搅拌20-30min，使成分均匀，调整温度至730-750℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为熔液重量的1-2%，精炼25-35min后扒渣，静置15-25min，调整温度至720-740℃，加入其它剩余合金元素成分，搅拌15-20min后，取样分析、调整至合格，以气体流量为1.5-2.5L/min通70%N2+30%CCl2F2混合气体除气精炼10-15min，扒渣，升温至735-755℃，保温静置15-20min后即可出炉浇注，浇注温度为685-705℃；
（2）将步骤（1）得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至730-750℃，待其完全熔化后，搅拌15-20min后进行第二次取样分析，然后调整温度至715-735℃，以气体流量为1-2L/min通80%Ar+20%Cl2混合气体除气精炼10-15min，扒渣后静置20-30min，取样进行炉前快速分析，分析结果符合合金成分要求即可出炉浇注，浇注温度为695-715℃；
（3）将步骤（2）得到的重熔铸坯在均匀化处理炉中进行均匀化处理：先在280-340℃下保温2-4h，再升温至450-480℃下保温10-15h，然后强风冷却至160-220℃，保温1-2h，再升温至380-420℃，保温5-10h，空冷至室温；
（4）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为475-495℃，挤压速率为16-22m/min，然后将挤出的型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，淬火后进行拉伸矫直,拉伸变形量为1.5-2.5%；
（5）将拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先在60-80℃下保温5-10h，然后升温至120-140℃，保温10-15h，空冷至室温，最后在90-110℃下保温8-12h，出炉空冷至室温。
所述的精炼剂由以下重量份的的组分组成：硝酸钠18-24、氟酸钛钾5-10、氯化钾33-41、氯化锌15-20、硫酸钠3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸钠12-18、氟化铝8-14、碳酸钙16-22、木炭粉10-15。
本发明的有益效果：
本发明铝合金型材具有高的机械强度，耐磨性和耐蚀性能优异，焊接性能和加工性能好，可以广泛用于要求强度高、耐磨、耐蚀的重要结构材料，如汽车发动机活塞、连杆、缸套、气门等。
具体实施方式
实施例
一种高强耐磨耐蚀铝合金型材，按质量百分数比该合金化学成分为：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，余量为Al。
高强耐磨耐蚀铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配方配比计算称取炉料，取铝锭、镁锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达735℃时，依次加入铜锭、Al-10wt%Ni中间合金、Al-3wt%Cr中间合金、Al-1wt%Zn中间合金，搅拌均匀后继续升温至760℃，依次加入Al-6wt%Mn中间合金、Al-4wt%Zr中间合金、Al-1wt%Sb中间合金，炉料全部熔化后，搅拌25min，使成分均匀，调整温度至740℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为熔液重量的1.5%，精炼30min后扒渣，静置20min，调整温度至730℃，加入其它剩余合金元素成分，搅拌15-20min后，取样分析、调整至合格，以气体流量为2.5L/min通70%N2+30%CCl2F2混合气体除气精炼15min，扒渣，升温至745℃，保温静置15min后即可出炉浇注，浇注温度为690℃；
（2）将步骤（1）得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至740℃，待其完全熔化后，搅拌15min后进行第二次取样分析，然后调整温度至725℃，以气体流量为2L/min通80%Ar+20%Cl2混合气体除气精炼15min，扒渣后静置25min，取样进行炉前快速分析，分析结果符合合金成分要求即可出炉浇注，浇注温度为705℃；
（3）将步骤（2）得到的重熔铸坯在均匀化处理炉中进行均匀化处理：先在320℃下保温3h，再升温至460℃下保温12h，然后强风冷却至180℃，保温1h，再升温至390℃，保温8h，空冷至室温；
（4）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为485℃，挤压速率为18m/min，然后将挤出的型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，淬火后进行拉伸矫直,拉伸变形量为2%；
（5）将拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先在70℃下保温8h，然后升温至130℃，保温12h，空冷至室温，最后在105℃下保温10h，出炉空冷至室温。
所述的精炼剂由以下重量份的的组分组成：硝酸钠18、氟酸钛钾10、氯化钾36、氯化锌18、硫酸钠5、五氯化磷15、氟硼酸钠14、氟化铝10、碳酸钙18、木炭粉15。
经检验，所得铝合金型材的主要性能为：抗拉强度587MPa，屈服强度461MPa，伸长率13.2%，体积磨损率7.4×10-3mm3/m，腐蚀速率0.011g/(m2·h)。
Claims (1)
1.一种高强耐磨耐蚀铝合金型材，其特征在于，按质量百分数比该合金化学成分为：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，余量为Al；
所述的高强耐磨耐蚀铝合金型材的制备方法包括以下步骤：
（1）按配方配比计算称取炉料，取铝锭、镁锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达725-745℃时，依次加入铜锭、Al-10wt%Ni中间合金、Al-3wt%Cr中间合金、Al-1wt%Zn中间合金，搅拌均匀后继续升温至740-770℃，依次加入Al-6wt%Mn中间合金、Al-4wt%Zr中间合金、Al-1wt%Sb中间合金，炉料全部熔化后，搅拌20-30min，使成分均匀，调整温度至730-750℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为熔液重量的1-2%，精炼25-35min后扒渣，静置15-25min，调整温度至720-740℃，加入其它剩余合金元素成分，搅拌15-20min后，取样分析、调整至合格，以气体流量为1.5-2.5L/min通70%N2+30%CCl2F2混合气体除气精炼10-15min，扒渣，升温至735-755℃，保温静置15-20min后即可出炉浇注，浇注温度为685-705℃；
（2）将步骤（1）得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至730-750℃，待其完全熔化后，搅拌15-20min后进行第二次取样分析，然后调整温度至715-735℃，以气体流量为1-2L/min通80%Ar+20%Cl2混合气体除气精炼10-15min，扒渣后静置20-30min，取样进行炉前快速分析，分析结果符合合金成分要求即可出炉浇注，浇注温度为695-715℃；
（3）将步骤（2）得到的重熔铸坯在均匀化处理炉中进行均匀化处理：先在280-340℃下保温2-4h，再升温至450-480℃下保温10-15h，然后强风冷却至160-220℃，保温1-2h，再升温至380-420℃，保温5-10h，空冷至室温；
(4)将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为475-495℃，挤压速率为16-22m/min，然后将挤出的型材采用在线风冷或水雾冷却淬火，淬火后进行拉伸矫直,拉伸变形量为1.5-2.5%；
(5)将拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先在60-80℃下保温5-10h，然后升温至120-140℃，保温10-15h，空冷至室温，最后在90-110℃下保温8-12h，出炉空冷至室温；
所述的精炼剂由以下重量份的组分组成：硝酸钠18-24、氟酸钛钾5-10、氯化钾33-41、氯化锌15-20、硫酸钠3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸钠12-18、氟化铝8-14、碳酸钙16-22、木炭粉10-15。
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