CN104561708A - 一种抗氧化性能强的铝合金材料及其热处理工艺 - Google Patents

一种抗氧化性能强的铝合金材料及其热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.11-0.13%，Si：1.25-1.28%，Se：0.02-0.04%，Cu：8.32-8.35%，Mg：0.02-0.04%，Mn：1.21-2.23%， Ni：5.23-5.25%，Ti：0.24-0.26%，Fe：1.24-1.26%，Zn：8.24-8.28%，稀土：15.45-15.48%，其余为Al和微量杂质；该抗氧化性能强的铝合金材料不仅使用寿命长，而且强度高，还具有很强的抗氧化和耐腐蚀性能；该提供的热处理工艺，不仅能降低加工成，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。

Description

一种抗氧化性能强的铝合金材料及其热处理工艺
技术领域
本发明涉及门窗领域，具体的说是一种抗氧化性能强的铝合金材料及其热处理工艺。
背景技术
随着各行业对高强铝合金的要求日益提高，并提出了高载荷、轻质化、高强、高韧、高模量、良好的耐蚀性能及焊接性能等一系列要求，并且铝合金的应用范围越来越广，在各行各业中起到至关重要的作用，目前在门窗领域中的铝合金材料运用越来越重要，但是其门窗的抗氧化性不好，表面极易被氧化损坏，不仅影响使用寿命，而且还影响美观。
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，提出一种抗氧化性能强的铝合金材料及其热处理工艺，该抗氧化性能强的铝合金材料不仅使用寿命长，而且强度高，还具有很强的抗氧化和耐腐蚀性能；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，提高产品的质量，降低成本。
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：一种抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.11-0.13%，Si：1.25-1.28%，Se：0.02-0.04%，Cu：8.32-8.35%，Mg：0.02-0.04%，Mn：1.21-2.23%， Ni：5.23-5.25%，Ti：0.24-0.26%，Fe：1.24-1.26%，Zn：8.24-8.28%，稀土：15.45-15.48%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：2.43-2.45%，Tm：4.2-4.5%，Dy：18.2-18.5%，Yb：12.85-12.88%，Nd：11.53-11.55%，Ho：5-8%，余量为La。
本发明还提供了一种抗氧化性能强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）：先将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在430-435℃，保持30-45min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至515-520℃，依次放入：C，Si，Se，Cu，Mg，Mn，Ni元素，保温20-25min，然后将温度升至560-565℃，再依次放入Ti，Fe，Zn，稀土元素，保温10-15min，然后加热至620-625℃，保温2-3h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在650-655℃，时间保持在1-2h，全程吹氮气搅拌，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630～635℃，抽气时间在5-6h；
步骤（3）：在550～555℃的温度下进行氮气保护模铸，凝固后将温度保持在300-320℃，保温时间为20-22h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到260-265℃，保温30-35min，然后用水冷以8-10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到250-255℃，用油冷以11-13℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.11%，Si：1.25%，Se：0.02%，Cu：8.32%，Mg：0.02%，Mn：1.21%， Ni：5.23%，Ti：0.24%，Fe：1.24%，Zn：8.24%，稀土：15.45%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：2.43%，Tm：4.2%，Dy：18.2%，Yb：12.85%，Nd：11.53%，Ho：5%，余量为La。
前述的抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.13%，Si：1.28%，Se：0.04%，Cu：8.35%，Mg：0.04%，Mn：2.23%， Ni：5.25%，Ti：0.26%，Fe：1.26%，Zn：8.28%，稀土：15.48%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：2.45%，Tm：4.5%，Dy：18.5%，Yb：12.88%，Nd：11.55%，Ho：8%，余量为La。
前述的抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.12%，Si：1.27%，Se：0.03%，Cu：8.34%，Mg：0.03%，Mn：1.22%， Ni：5.24%，Ti：0.25%，Fe：1.25%，Zn：8.25%，稀土：15.47%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：2.44%，Tm：4.3%，Dy：18.3%，Yb：12.86%，Nd：11.54%，Ho：6%，余量为La。
本发明的有益效果是：该抗氧化性能强的铝合金材料中加入了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Ni 元素，镍能提高铝合金的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；加入Mg元素能改善其焊接性能，增加其抗腐蚀性能和强度；加入Ti元素，钛与铝形成 TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用等等，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，通过依次加入合金元素，能促进合金元素结合紧密，提高其强度，起到细化晶粒的作用，增加其强度，而且能提高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，缩短加工周期增加其使用寿命。
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
本实施例提供一种抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.11%，Si：1.25%，Se：0.02%，Cu：8.32%，Mg：0.02%，Mn：1.21%， Ni：5.23%，Ti：0.24%，Fe：1.24%，Zn：8.24%，稀土：15.45%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：2.43%，Tm：4.2%，Dy：18.2%，Yb：12.85%，Nd：11.53%，Ho：5%，余量为La；该实施例还提供了抗氧化性能强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）：先将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在430℃，保持30min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至515℃，依次放入：C，Si，Se，Cu，Mg，Mn，Ni元素，保温20min，然后将温度升至560℃，再依次放入Ti，Fe，Zn，稀土元素，保温10min，然后加热至620℃，保温2h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在650℃，时间保持在1h，全程吹氮气搅拌，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630℃，抽气时间在5h；
步骤（3）：在550℃的温度下进行氮气保护模铸，凝固后将温度保持在300℃，保温时间为20h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到260℃，保温30min，然后用水冷以8℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到250℃，用油冷以11℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
实施例2
本实施例提供一种抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.13%，Si：1.28%，Se：0.04%，Cu：8.35%，Mg：0.04%，Mn：2.23%， Ni：5.25%，Ti：0.26%，Fe：1.26%，Zn：8.28%，稀土：15.48%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：2.45%，Tm：4.5%，Dy：18.5%，Yb：12.88%，Nd：11.55%，Ho：8%，余量为La；该实施例还提供了抗氧化性能强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）：先将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在435℃，保持45min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至520℃，依次放入：C，Si，Se，Cu，Mg，Mn，Ni元素，保温25min，然后将温度升至565℃，再依次放入Ti，Fe，Zn，稀土元素，保温15min，然后加热至625℃，保温3h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在655℃，时间保持在2h，全程吹氮气搅拌，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635℃，抽气时间在6h；
步骤（3）：在555℃的温度下进行氮气保护模铸，凝固后将温度保持在320℃，保温时间为22h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到265℃，保温35min，然后用水冷以10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到255℃，用油冷以13℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
实施例3
本实施例提供一种抗氧化性能强的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.12%，Si：1.27%，Se：0.03%，Cu：8.34%，Mg：0.03%，Mn：1.22%， Ni：5.24%，Ti：0.25%，Fe：1.25%，Zn：8.25%，稀土：15.47%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：2.44%，Tm：4.3%，Dy：18.3%，Yb：12.86%，Nd：11.54%，Ho：6%，余量为La；该实施例还提供了抗氧化性能强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）：先将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在434℃，保持38min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至518℃，依次放入：C，Si，Se，Cu，Mg，Mn，Ni元素，保温24min，然后将温度升至563℃，再依次放入Ti，Fe，Zn，稀土元素，保温14min，然后加热至624℃，保温2h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在654℃，时间保持在1h，全程吹氮气搅拌，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634℃，抽气时间在5h；
步骤（3）：在553℃的温度下进行氮气保护模铸，凝固后将温度保持在315℃，保温时间为21h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到263℃，保温32min，然后用水冷以9℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到253℃，用油冷以12℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
这样通过实施例的技术方案，提出一种抗氧化性能强的铝合金材料及其热处理工艺，该抗氧化性能强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，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 (5)

1.一种抗氧化性能强的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.11-0.13%，Si：1.25-1.28%，Se：0.02-0.04%，Cu：8.32-8.35%，Mg：0.02-0.04%，Mn：1.21-2.23%， Ni：5.23-5.25%，Ti：0.24-0.26%，Fe：1.24-1.26%，Zn：8.24-8.28%，稀土：15.45-15.48%，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：Gd：2.43-2.45%，Tm：4.2-4.5%，Dy：18.2-18.5%，Yb：12.85-12.88%，Nd：11.53-11.55%，Ho：5-8%，余量为La。
2.根据权利要求1所述的抗氧化性能强的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.11%，Si：1.25%，Se：0.02%，Cu：8.32%，Mg：0.02%，Mn：1.21%， Ni：5.23%，Ti：0.24%，Fe：1.24%，Zn：8.24%，稀土：15.45%，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：Gd：2.43%，Tm：4.2%，Dy：18.2%，Yb：12.85%，Nd：11.53%，Ho：5%，余量为La。
3.根据权利要求1所述的抗氧化性能强的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.13%，Si：1.28%，Se：0.04%，Cu：8.35%，Mg：0.04%，Mn：2.23%， Ni：5.25%，Ti：0.26%，Fe：1.26%，Zn：8.28%，稀土：15.48%，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：Gd：2.45%，Tm：4.5%，Dy：18.5%，Yb：12.88%，Nd：11.55%，Ho：8%，余量为La。
4.根据权利要求1所述的抗氧化性能强的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：C：0.12%，Si：1.27%，Se：0.03%，Cu：8.34%，Mg：0.03%，Mn：1.22%， Ni：5.24%，Ti：0.25%，Fe：1.25%，Zn：8.25%，稀土：15.47%，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：Gd：2.44%，Tm：4.3%，Dy：18.3%，Yb：12.86%，Nd：11.54%，Ho：6%，余量为La。
5.一种抗氧化性能强的铝合金材料的热处理工艺，其特征在于：该工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：先将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在430-435℃，保持30-45min，进行脱杂质和脱氧，然后炉温升至515-520℃，依次放入：C，Si，Se，Cu，Mg，Mn，Ni元素，保温20-25min，然后将温度升至560-565℃，再依次放入Ti，Fe，Zn，稀土元素，保温10-15min，然后加热至620-625℃，保温2-3h；
步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在650-655℃，时间保持在1-2h，全程吹氮气搅拌，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630～635℃，抽气时间在5-6h；
步骤（3）：在550～555℃的温度下进行氮气保护模铸，凝固后将温度保持在300-320℃，保温时间为20-22h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到260-265℃，保温30-35min，然后用水冷以8-10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到250-255℃，用油冷以11-13℃/s的冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
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