CN104561692B - 一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料及其热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.018‑0.020%，Si：18.23‑18.25%，Zr：0.15‑0.18%，Cu：8.6‑8.8%，Mg：0.22‑0.24%，Cr：3.55‑3.58%，Ni：13.2‑13.5%，Zn：10.5‑10.8%，稀土：0.22‑0.25%，其余为Al和微量杂质；该具有高耐摩擦能力的铝合金材料不仅使用寿命长，而且强度高，安全性好，还具有很强的耐摩擦和耐腐蚀性能；并提供的热处理工艺，不仅能降低加工成本，缩短加工周期，而且能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能，提高产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及门窗领域，具体的说是一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料及其热处理工艺。
背景技术
铝合金材料大量运用于建筑、民用和门窗领域。而目前工业用高强铝合金材料很多不同的要求，如要求具有高强度、高韧性和良好的加工成型性能、高耐腐蚀能力、有多种表面处理性能或者良好的热处理性能等。目前高强铝合金在门窗领域运用的数量和范围越来越大，但现有高强铝合金材料远远不能满足门窗领域的要求。现有高强铝合金材料只满足上述部分条件，不能同时满足上述所有的条件，尤其是在使用过程中的摩擦性能低，造成其磨损严重，使用寿命短等问题；这也使得高强度铝合金材料在门窗领域中的使用受到限制，影响高度铝合金在门窗领域的使用量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料及其热处理工艺，该具有高耐摩擦能力的铝合金材料不仅使用寿命长，而且强度高，安全性好，还具有很强的耐摩擦和耐腐蚀性能；该提供的热处理工艺，不仅能降低加工成本，缩短加工周期，而且能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能等，提高产品的质量。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.018-0.020%，Si：18.23-18.25%，Zr：0.15-0.18%，Cu：8.6-8.8%，Mg：0.22-0.24%，Cr：3.55-3.58%，Ni：13.2-13.5%，Zn：10.5-10.8%，稀土：0.22-0.25%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.5-16.8%，Eu：5.2-5.5%，Dy：11.3-11.5%，Yb：17.5-17.8%，Nd：14.3-14.5%，Sm：7-9%，余量为Ho。
本发明还提供了一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料的热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：在炉冶炼过程中，先将稀土等分为三份，然后炉温升至300-320℃，加入合金材料以及第一份稀土，然后加热至455-460℃，保温2-3h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在620-650℃，加入第二份份稀土，时间保持在2-4h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为670-680℃，抽气时间在5-6h；
步骤（3）：在620～625℃的温度下进行氩气保护模铸同时并放入第三份稀土，凝固后将温度保持在310-315℃，保温时间为25-27h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行一次热处理：将锻造好的部件加热到330-335℃，保温52-55min，然后用风冷以5-7℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到350-355℃，用水冷以16-18℃/s的冷却至室温，然后清洗表面，检验尺寸。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.019%，Si：18.24%，Zr：0.17%，Cu：8.7%，Mg：0.23%，Cr：3.56%，Ni：13.4%，Zn：10.6%，稀土：0.24%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.6%，Eu：5.3%，Dy：11.4%，Yb：17.7%，Nd：14.4%，Sm：8%，余量为Ho。
前述的具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.018%，Si：18.23%，Zr：0.15%，Cu：8.6%，Mg：0.22%，Cr：3.55%，Ni：13.2%，Zn：10.5%，稀土：0.22%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.5%，Eu：5.2%，Dy：11.3%，Yb：17.5%，Nd：14.3%，Sm：7%，余量为Ho。
前述的具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.020%，Si：18.25%，Zr：0.18%，Cu：8.8%，Mg：0.24%，Cr：3.58%，Ni：13.5%，Zn：10.8%，稀土：0.25%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.8%，Eu：5.5%，Dy：11.5%，Yb：17.8%，Nd：14.5%，Sm：9%，余量为Ho。
本发明的有益效果是：该具有高耐摩擦能力的铝合金材料中加入了Sr元素，锶是表面活性元素，锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量，提高材料力学性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度，并且能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，加入Zr元素，能可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒，锆亦能细化铸造组织；加入Cu元素，能增加铝合金的强度和抗氧化性能，提高使用寿命；加入Mg元素能改善其焊接性能，增加其抗腐蚀性能和强度；并且还加入了稀土元素，不仅能在热处理过程中细化晶粒的作用，增加其结构强度，还能提高其抗腐蚀性能和摩擦性能，提高其使用寿命，降低成本；该提供的热处理工艺，通过将稀土等分成三份，分别在步骤1至3中加入，起到细化晶粒的作用，增加其强度，而且能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能，提高产品的质量，能降低加工成本，缩短加工周期。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
本实施例提供一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.019%，Si：18.24%，Zr：0.17%，Cu：8.7%，Mg：0.23%，Cr：3.56%，Ni：13.4%，Zn：10.6%，稀土：0.24%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.6%，Eu：5.3%，Dy：11.4%，Yb：17.7%，Nd：14.4%，Sm：8%，余量为Ho；该实施例还提供了具有高耐摩擦能力的铝合金材料的热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：在炉冶炼过程中，先将稀土等分为三份，然后炉温升至300℃，加入合金材料以及第一份稀土，然后加热至455℃，保温2h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在620℃，加入第二份份稀土，时间保持在2h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为670℃，抽气时间在5h；
步骤（3）：在620℃的温度下进行氩气保护模铸同时并放入第三份稀土，凝固后将温度保持在310℃，保温时间为25h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行一次热处理：将锻造好的部件加热到330℃，保温52min，然后用风冷以5℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到350℃，用水冷以16℃/s的冷却至室温，然后清洗表面，检验尺寸。
实施例2
本实施例提供一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.018%，Si：18.23%，Zr：0.15%，Cu：8.6%，Mg：0.22%，Cr：3.55%，Ni：13.2%，Zn：10.5%，稀土：0.22%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.5%，Eu：5.2%，Dy：11.3%，Yb：17.5%，Nd：14.3%，Sm：7%，余量为Ho；该实施例还提供了具有高耐摩擦能力的铝合金材料的热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：在炉冶炼过程中，先将稀土等分为三份，然后炉温升至320℃，加入合金材料以及第一份稀土，然后加热至460℃，保温3h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在650℃，加入第二份份稀土，时间保持在4h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为680℃，抽气时间在6h；
步骤（3）：在625℃的温度下进行氩气保护模铸同时并放入第三份稀土，凝固后将温度保持在315℃，保温时间为27h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行一次热处理：将锻造好的部件加热到335℃，保温55min，然后用风冷以7℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到355℃，用水冷以18℃/s的冷却至室温，然后清洗表面，检验尺寸。
实施例3
本实施例提供一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.020%，Si：18.25%，Zr：0.18%，Cu：8.8%，Mg：0.24%，Cr：3.58%，Ni：13.5%，Zn：10.8%，稀土：0.25%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.8%，Eu：5.5%，Dy：11.5%，Yb：17.8%，Nd：14.5%，Sm：9%，余量为Ho；该实施例还提供了具有高耐摩擦能力的铝合金材料的热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：在炉冶炼过程中，先将稀土等分为三份，然后炉温升至310℃，加入合金材料以及第一份稀土，然后加热至458℃，保温2.8h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在630℃，加入第二份份稀土，时间保持在3h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为675℃，抽气时间在5.5h；
步骤（3）：在624℃的温度下进行氩气保护模铸同时并放入第三份稀土，凝固后将温度保持在312℃，保温时间为26h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行一次热处理：将锻造好的部件加热到333℃，保温54min，然后用风冷以6℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到354℃，用水冷以17℃/s的冷却至室温，然后清洗表面，检验尺寸。
这样通过实施例的技术方案，提出一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料及其热处理工艺，该具有高耐摩擦能力的铝合金材料不仅使用寿命长，而且强度高，安全性好，还具有很强的耐摩擦和耐腐蚀性能；该提供的热处理工艺，不仅能降低加工成本，缩短加工周期，而且能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能等，提高产品的质量。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.018-0.020％，Si：18.23-18.25％，Zr：0.15-0.18％，Cu：8.6-8.8％，Mg：0.22-0.24％，Cr：3.55-3.58％，Ni：13.2-13.5％，Zn：10.5-10.8％，稀土：0.22-0.25％，其余为Al和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.5-16.8％，Eu：5.2-5.5％，Dy：11.3-11.5％，Yb：17.5-17.8％，Nd：14.3-14.5％，Sm：7-9％，余量为Ho；
该具有高耐摩擦能力的铝合金材料还采用以下热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：
步骤(1)：在炉冶炼过程中，先将稀土等分为三份，然后炉温升至300-320℃，加入合金材料以及第一份稀土，然后加热至455-460℃，保温2-3h；
步骤(2)：再经过LF炉精炼，将炉温控制在620-650℃，加入第二份稀土，时间保持在2-4h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为670-680℃，抽气时间在5-6h；
步骤(3)：在620～625℃的温度下进行氩气保护模铸同时并放入第三份稀土，凝固后将温度保持在310-315℃，保温时间为25-27h，最后空冷至室温；
步骤(4)：将铸造好的部件进行一次热处理：将铸造好的部件加热到330-335℃，保温52-55min，然后用风冷以5-7℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到350-355℃，用水冷以16-18℃/s的冷却至室温，然后清洗表面，检验尺寸。
2.根据权利要求1所述的具有高耐摩擦能力的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.019％，Si：18.24％，Zr：0.17％，Cu：8.7％，Mg：0.23％，Cr：3.56％，Ni：13.4％，Zn：10.6％，稀土：0.24％，其余为Al和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.6％，Eu：5.3％，Dy：11.4％，Yb：17.7％，Nd：14.4％，Sm：8％，余量为Ho。
3.根据权利要求1所述的具有高耐摩擦能力的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.018％，Si：18.23％，Zr：0.15％，Cu：8.6％，Mg：0.22％，Cr：3.55％，Ni：13.2％，Zn：10.5％，稀土：0.22％，其余为Al和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.5％，Eu：5.2％，Dy：11.3％，Yb：17.5％， Nd：14.3％，Sm：7％，余量为Ho。
4.根据权利要求1所述的具有高耐摩擦能力的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：0.020％，Si：18.25％，Zr：0.18％，Cu：8.8％，Mg：0.24％，Cr：3.58％，Ni：13.5％，Zn：10.8％，稀土：0.25％，其余为Al和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Ce：16.8％，Eu：5.5％，Dy：11.5％，Yb：17.8％，Nd：14.5％，Sm：9％，余量为Ho。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Lihua Inventor before: Huang Longhai Inventor before: Huang Yaoqiong Inventor before: Wu Lei |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
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Effective date of registration: 20161125 Address after: 215104 Suzhou, Wuzhong District Yue Creek Street, Swan Road, No. 10 Applicant after: SUZHOU JIN YUAN OIL MACHINERY Co.,Ltd. Address before: Wuzhong District Suzhou City, Jiangsu Province town of 215164 Hefeng Road No. 388 Applicant before: SUZHOU SHENLONG DOORS AND WINDOWS CO.,LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: No. 10, tianedang Road, Yuexi street, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: SUZHOU JINYUAN OIL MACHINERY Co.,Ltd. Address before: No. 10, tianedang Road, Yuexi street, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU JIN YUAN OIL MACHINERY Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20221222 Address after: No. 246, Jinning East Road, Ningxiang Hi tech Industrial Park, Changsha, Hunan 410600 Patentee after: Ningxiang Yixing Aluminum Co.,Ltd. Address before: No. 10, tianedang Road, Yuexi street, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU JINYUAN OIL MACHINERY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 246, Jinning East Road, Ningxiang Hi tech Industrial Park, Changsha, Hunan 410600 Patentee after: Changsha Yixing New Materials Co.,Ltd. Address before: No. 246, Jinning East Road, Ningxiang Hi tech Industrial Park, Changsha, Hunan 410600 Patentee before: Ningxiang Yixing Aluminum Co.,Ltd. |
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