CN103981406B - 一种物理实验柜用铝合金型材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物理实验柜用铝合金型材及其制备方法，该合金按重量百分比组成为：Zn4.2-5.4、Mg1.8-2.6、Cu0.15-0.35、Mn0.3-0.7、Cr0.05-0.25、Ti≤0.15、Si0.3-0.6、Fe≤0.25、Zr0.1-0.2、Cd0.08-0.14、In0.04-0.06、Sc0.03-0.05、Er0.025-0.045、Tm0.01-0.02，余量为Al。本发明通过优化合金成分，合理安排热处理工艺，制得的铝合金型材具有优异的综合力学性能，抗拉强度≥450MPa，非比例延伸强度≥400MPa，可以显著提高铝合金实验柜的安全性能，可用于制作物理实验室柜，无需再依赖进口材料，具有重要的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种物理实验柜用铝合金型材及其制备方法，属于铝合金材料领域。
背景技术
铝合金型材因具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性好、可塑性好、变形量小、无污染、无毒，使用寿命长，回收性好等特点，在达到同样的力学性能指标下可比钢减轻47%，故而，铝合金型材可作为替代钢制实验柜的材料。目前，国内铝合金柜在做抗拉力或者强度物理实验时，对实验柜的强度要求很高，国内生产的铝合金物理实验柜存在在抗拉强度低，非比例延伸强度低的问题，导致实验柜安全系数低，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗拉强度高、非比例延伸强度高的一种物理实验柜用铝合金型材及其制备方法，以解决高级物理实验柜依赖于进口材料的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种一种物理实验柜用铝合金型材，该合金按重量百分比组成为：Zn4.2-5.4、Mg1.8-2.6、Cu0.15-0.35、Mn0.3-0.7、Cr0.05-0.25、Ti≤0.15、Si0.3-0.6、Fe≤0.25、Zr0.1-0.2、Cd0.08-0.14、In0.04-0.06、Sc0.03-0.05、Er0.025-0.045、Tm0.01-0.02，余量为Al。
本发明一种物理实验柜用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、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达720-740℃时，依次加入Al-10wt%Mn中间合金、Al-2wt%Cr中间合金、Al-0.5wt%Cd中间合金，待其全部熔化后，调温至730-750℃，加入Al-1wt%Zr中间合金、Al-0.3wt%In中间合金，搅拌20-30min后调温至715-735℃，加入熔液重量1-2%的精炼剂，精炼15-20min后扒渣，调温至725-745℃，加入其它剩余元素合金成分，搅拌15-20min后，取样分析、调整至合格；然后以气体流量为2.2-2.8L/min通70%Ar+15%Cl2+15%SF6混合气体除气精炼15-20min，扒渣，静置20-30min后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即可出炉浇注，浇注温度为675-695℃；
（2）将得到的铸坯进行均匀化处理：以50-100℃/h升温至220-260℃，保温2-3h，再以150-200℃/h升温至480-500℃，保温10-15h，然后强风风冷至180-240℃，保温1-2h，再以100-150℃/h升温至360-420℃，保温3-6h，空冷至室温；
（3）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为490-510℃，挤压比为18-24:1，然后将挤出的型材进行固溶处理：在470-490℃下保温0.5-1h，然后置于(20±5)℃5%NaCl盐水中淬火铝合金型材降温至50℃以下，取出型材进行时效处理：先在150-180℃下保温5-10h，空冷至室温，再在80-100℃下保温15-20h，水冷至室温，最后在120-140℃下保温10-15h，空冷至室温。
所述精炼剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：二氧化硅30-40、氯化钠15-25、氟铝酸钠10-15、氟化钙5-10、硫酸钠12-18、硝酸钠5-10、铝粉8-14、白云石20-30、硅灰石10-15、凹凸棒土10-15；b、将白云石、硅灰石、凹凸棒土分别粉碎过50-80目筛，混合均匀后在1160-1220℃下煅烧1-2h，水淬得破碎的颗粒，然后加水打浆制成浓度为40-50%的浆液，然后加入余下原料，1000-1500rpm高速研磨20-30min，然后将研磨后的浆液进行流化床喷雾造粒，进风温度为160-180℃，流化床料层温度94-98℃，喷枪压力0.2-0.25MPa，得粒径为1.5-3mm的精炼剂。
本发明的有益效果：
本发明通过优化合金成分，合理安排热处理工艺，制得的铝合金型材具有优异的综合力学性能，抗拉强度≥450MPa，非比例延伸强度≥400MPa，可以显著提高铝合金实验柜的安全性能，可用于制作物理实验室用柜，无需再依赖进口材料，具有重要的经济效益。
具体实施方式
实施例
一种物理实验柜用铝合金型材，该合金按重量百分比组成为：Zn4.2-5.4、Mg1.8-2.6、Cu0.15-0.35、Mn0.3-0.7、Cr0.05-0.25、Ti≤0.15、Si0.3-0.6、Fe≤0.25、Zr0.1-0.2、Cd0.08-0.14、In0.04-0.06、Sc0.03-0.05、Er0.025-0.045、Tm0.01-0.02，余量为Al。
一种物理实验柜用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、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达730℃时，依次加入Al-10wt%Mn中间合金、Al-2wt%Cr中间合金、Al-0.5wt%Cd中间合金，待其全部熔化后，调温至740℃，加入Al-1wt%Zr中间合金、Al-0.3wt%In中间合金，搅拌30min后调温至725℃，加入熔液重量1.5%的精炼剂，精炼20min后扒渣，调温至735℃，加入其它剩余元素合金成分，搅拌15-20min后，取样分析、调整至合格；然后以气体流量为2.4L/min通70%Ar+15%Cl2+15%SF6混合气体除气精炼15min，扒渣，静置30min后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即可出炉浇注，浇注温度为685℃；
（2）将得到的铸坯进行均匀化处理：以80℃/h升温至240℃，保温3h，再以160℃/h升温至495℃，保温12h，然后强风风冷至180℃，保温1h，再以120℃/h升温至400℃，保温5h，空冷至室温；
（3）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为505℃，挤压比为20:1，然后将挤出的型材进行固溶处理：在480℃下保温1h，然后置于20℃5%NaCl盐水中淬火铝合金型材降温至50℃以下，取出型材进行时效处理：先在160℃下保温8h，空冷至室温，再在90℃下保温18h，水冷至室温，最后在130℃下保温12h，空冷至室温。
所述精炼剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：二氧化硅35、氯化钠20、氟铝酸钠15、氟化钙5、硫酸钠15、硝酸钠6、铝粉12、白云石24、硅灰石12、凹凸棒土15；b、将白云石、硅灰石、凹凸棒土分别粉碎过80目筛，混合均匀后在1220℃下煅烧1h，水淬得破碎的颗粒，然后加水打浆制成浓度为50%的浆液，然后加入余下原料，1500rpm高速研磨20min，然后将研磨后的浆液进行流化床喷雾造粒，进风温度为160℃，流化床料层温度98℃，喷枪压力0.25MPa，得粒径为1.5mm的精炼剂。
经检验，所得铝合金型材的主要性能为：抗拉强度473MPa，非比例延伸强度421Pa，伸长率14.9%。
Claims (1)
1.一种物理实验柜用铝合金型材的制备方法，其特征在于，该合金按重量百分比组成为：Zn4.2-5.4、Mg1.8-2.6、Cu0.15-0.35、Mn0.3-0.7、Cr0.05-0.25、Ti≤0.15、Si0.3-0.6、Fe≤0.25、Zr0.1-0.2、Cd0.08-0.14、In0.04-0.06、Sc0.03-0.05、Er0.025-0.045、Tm0.01-0.02，余量为Al；
其包括以下步骤：
（1）按配方配比计算称取炉料，取铝锭、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达720-740℃时，依次加入Al-10wt%Mn中间合金、Al-2wt%Cr中间合金、Al-0.5wt%Cd中间合金，待其全部熔化后，调温至730-750℃，加入Al-1wt%Zr中间合金、Al-0.3wt%In中间合金，搅拌20-30min后调温至715-735℃，加入熔液重量1-2%的精炼剂，精炼15-20min后扒渣，调温至725-745℃，加入其它剩余元素合金成分，搅拌15-20min后，取样分析、调整至合格；然后以气体流量为2.2-2.8L/min通70%Ar+15%Cl2+15%SF6混合气体除气精炼15-20min，扒渣，静置20-30min后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675-695℃；
（2）将得到的铸坯进行均匀化处理：以50-100℃/h升温至220-260℃，保温2-3h，再以150-200℃/h升温至480-500℃，保温10-15h，然后强风风冷至180-240℃，保温1-2h，再以100-150℃/h升温至360-420℃，保温3-6h，空冷至室温；
（3）将均匀化后的铸坯挤压成型，挤压温度为490-510℃，挤压比为18-24:1，然后将挤出的型材进行固溶处理：在470-490℃下保温0.5-1h，然后置于(20±5)℃5%NaCl盐水中淬火铝合金型材降温至50℃以下，取出型材进行时效处理：先在150-180℃下保温5-10h，空冷至室温，再在80-100℃下保温15-20h，水冷至室温，最后在120-140℃下保温10-15h，空冷至室温；
所述精炼剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：二氧化硅30-40、氯化钠15-25、氟铝酸钠10-15、氟化钙5-10、硫酸钠12-18、硝酸钠5-10、铝粉8-14、白云石20-30、硅灰石10-15、凹凸棒土10-15；b、将白云石、硅灰石、凹凸棒土分别粉碎过50-80目筛，混合均匀后在1160-1220℃下煅烧1-2h，水淬得破碎的颗粒，然后加水打浆制成浓度为40-50%的浆液，然后加入余下原料，1000-1500rpm高速研磨20-30min，然后将研磨后的浆液进行流化床喷雾造粒，进风温度为160-180℃，流化床料层温度94-98℃，喷枪压力0.2-0.25MPa，得粒径为1.5-3mm的精炼剂。
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| Date | Code | Title | Description |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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Inventor after: Guo Miaoling Inventor before: Zhang Xinnan |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Granted publication date: 20160413 Termination date: 20210410 |
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