CN104630599A - 一种具有镍铬合金的铝合金材料及其热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.13-1.15%，C：0.01-0.02%，Si：1.34-1.36%，K：3.25-3.28%，Cu：4.52-4.55%，Mg：0.22-0.24%，Cr：17.15-17.18%，Ni：14.1-14.3%，B：0.015-0.018%，Mn：3.35-3.38%，复合稀土：12.5-12.8%，其余为Al和微量杂质；该具有镍铬合金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；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。

Description

一种具有镍铬合金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，具体的说是一种具有镍铬合金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、民用和工业领域，尤其在门窗领域中的大量运用，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。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磨损严重，使用寿命短等问题；这也使得铝合金材料在使用中受到限制，影响高度铝合金的使用量。

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，提出一种具有镍铬合金的铝合金材料及其热处理工艺，该具有镍铬合金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：一种具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.13-1.15%，C：0.01-0.02%，Si：1.34-1.36%，K：3.25-3.28%，Cu：4.52-4.55%，Mg：0.22-0.24%，Cr：17.15-17.18%，Ni：14.1-14.3%，B：0.015-0.018%，Mn：3.35-3.38%，复合稀土：12.5-12.8%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Tm：13.5-13.8%，Eu：1.2-1.5%，Tb：1.3-1.5%，Pr：16.8-16.9%，Nd：15.3-15.5%，Lu：3.8-4.2%，Sm：17.2-17.3%，余量为Ho。

本发明还提供了一种具有镍铬合金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）：先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在420-424℃，保持50-55min，然后炉温升至495-498℃，先放入复合稀土，保温20-25min，然后将温度升至535-538℃，再依次放入Sr，C，Si，K，Cu，Mg，Cr元素，保温10-15min，再依次放入Ni，B，Mn元素，保温28-30min，然后将温度增加至598-600℃，全程吹氮气搅拌，保温18-23min；

步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在635-638℃，时间保持在4-6h，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553～555℃，抽气时间在5-6h；

步骤（3）：在510～515℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在232-235℃，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282-285℃，保温30-35min，在其表面涂抹厚度在0.12-0.15mm的石墨粉末，然后加热至310-315℃，保温46-50min，然后用水冷以8-10℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.13%，C：0.01%，Si：1.34%，K：3.25%，Cu：4.52%，Mg：0.22%，Cr：17.15%，Ni：14.1%，B：0.015%，Mn：3.35%，复合稀土：12.5%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Tm：13.5%，Eu：1.2%，Tb：1.3%，Pr：16.8%，Nd：15.3%，Lu：3.8%，Sm：17.2%，余量为Ho。

前述的具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.15%，C：0.02%，Si：1.36%，K：3.28%，Cu：4.55%，Mg：0.24%，Cr：17.18%，Ni：14.3%，B：0.018%，Mn：3.38%，复合稀土：12.8%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Tm：13.8%，Eu：1.5%，Tb：1.5%，Pr：16.9%，Nd：15.5%，Lu：4.2%，Sm：17.3%，余量为Ho。

    前述的具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.14%，C：0.01%，Si：1.35%，K：3.27%，Cu：4.53%，Mg：0.23%，Cr：17.16%，Ni：14.2%，B：0.017%，Mn：3.37%，复合稀土：12.6%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Tm：13.7%，Eu：1.3%，Tb：1.4%，Pr：16.9%，Nd：15.4%，Lu：3.9%，Sm：17.2%，余量为Ho。

本发明的有益效果是：该具有镍铬合金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Ni和Cr 元素，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，铬又能提高铝合金的抗氧化性和耐腐蚀性，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，并且在其表面涂有石墨粉末层，提高其耐摩擦能力，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

本实施例提供一种具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.13%，C：0.01%，Si：1.34%，K：3.25%，Cu：4.52%，Mg：0.22%，Cr：17.15%，Ni：14.1%，B：0.015%，Mn：3.35%，复合稀土：12.5%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Tm：13.5%，Eu：1.2%，Tb：1.3%，Pr：16.8%，Nd：15.3%，Lu：3.8%，Sm：17.2%，余量为Ho；该实施例还提供了具有镍铬合金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）：先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在420℃，保持50min，然后炉温升至495℃，先放入复合稀土，保温20min，然后将温度升至535℃，再依次放入Sr，C，Si，K，Cu，Mg，Cr元素，保温10min，再依次放入Ni，B，Mn元素，保温28min，然后将温度增加至598℃，全程吹氮气搅拌，保温18-23min；

步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在635℃，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553℃，抽气时间在5h；

步骤（3）：在510℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在232℃，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282℃，保温30min，在其表面涂抹厚度在0.12mm的石墨粉末，然后加热至310℃，保温46min，然后用水冷以8℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。

实施例2

本实施例提供一种具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.15%，C：0.02%，Si：1.36%，K：3.28%，Cu：4.55%，Mg：0.24%，Cr：17.18%，Ni：14.3%，B：0.018%，Mn：3.38%，复合稀土：12.8%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Tm：13.8%，Eu：1.5%，Tb：1.5%，Pr：16.9%，Nd：15.5%，Lu：4.2%，Sm：17.3%，余量为Ho；该实施例还提供了具有镍铬合金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）：先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在424℃，保持55min，然后炉温升至498℃，先放入复合稀土，保温25min，然后将温度升至538℃，再依次放入Sr，C，Si，K，Cu，Mg，Cr元素，保温15min，再依次放入Ni，B，Mn元素，保温30min，然后将温度增加至600℃，全程吹氮气搅拌，保温23min；

步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在638℃，时间保持在6h，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555℃，抽气时间在6h；

步骤（3）：在515℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在235℃，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285℃，保温35min，在其表面涂抹厚度在0.15mm的石墨粉末，然后加热至315℃，保温50min，然后用水冷以10℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。

实施例3

本实施例提供一种具有镍铬合金的铝合金材料，铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.14%，C：0.01%，Si：1.35%，K：3.27%，Cu：4.53%，Mg：0.23%，Cr：17.16%，Ni：14.2%，B：0.017%，Mn：3.37%，复合稀土：12.6%，其余为Al和微量杂质；稀土中，按重量百分比包含以下组分：Tm：13.7%，Eu：1.3%，Tb：1.4%，Pr：16.9%，Nd：15.4%，Lu：3.9%，Sm：17.2%，余量为Ho；该实施例还提供了具有镍铬合金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）：先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在420-424℃，保持50-55min，然后炉温升至496℃，先放入复合稀土，保温22min，然后将温度升至536℃，再依次放入Sr，C，Si，K，Cu，Mg，Cr元素，保温14min，再依次放入Ni，B，Mn元素，保温29min，然后将温度增加至599℃，全程吹氮气搅拌，保温20min；

步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在637℃，时间保持在5h，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554℃，抽气时间在5.5h；

步骤（3）：在513℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在234℃，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283℃，保温33min，在其表面涂抹厚度在0.14mm的石墨粉末，然后加热至313℃，保温48min，然后用水冷以9℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。

这样通过实施例的技术方案，提出一种具有镍铬合金的铝合金材料及其热处理工艺，该具有镍铬合金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 (5)

1.一种具有镍铬合金的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.13-1.15%，C：0.01-0.02%，Si：1.34-1.36%，K：3.25-3.28%，Cu：4.52-4.55%，Mg：0.22-0.24%，Cr：17.15-17.18%，Ni：14.1-14.3%，B：0.015-0.018%，Mn：3.35-3.38%，复合稀土：12.5-12.8%，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：Tm：13.5-13.8%，Eu：1.2-1.5%，Tb：1.3-1.5%，Pr：16.8-16.9%，Nd：15.3-15.5%，Lu：3.8-4.2%，Sm：17.2-17.3%，余量为Ho。

2.根据权利要求1所述的具有镍铬合金的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.13%，C：0.01%，Si：1.34%，K：3.25%，Cu：4.52%，Mg：0.22%，Cr：17.15%，Ni：14.1%，B：0.015%，Mn：3.35%，复合稀土：12.5%，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：Tm：13.5%，Eu：1.2%，Tb：1.3%，Pr：16.8%，Nd：15.3%，Lu：3.8%，Sm：17.2%，余量为Ho。

3.根据权利要求1所述的具有镍铬合金的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.15%，C：0.02%，Si：1.36%，K：3.28%，Cu：4.55%，Mg：0.24%，Cr：17.18%，Ni：14.3%，B：0.018%，Mn：3.38%，复合稀土：12.8%，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：Tm：13.8%，Eu：1.5%，Tb：1.5%，Pr：16.9%，Nd：15.5%，Lu：4.2%，Sm：17.3%，余量为Ho。

4.根据权利要求1所述的具有镍铬合金的铝合金材料，其特征在于：所述铝合金材料化学成分的质量百分比为：Sr：1.14%，C：0.01%，Si：1.35%，K：3.27%，Cu：4.53%，Mg：0.23%，Cr：17.16%，Ni：14.2%，B：0.017%，Mn：3.37%，复合稀土：12.6%，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：Tm：13.7%，Eu：1.3%，Tb：1.4%，Pr：16.9%，Nd：15.4%，Lu：3.9%，Sm：17.2%，余量为Ho。

5.一种具有镍铬合金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）：先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化，温度在420-424℃，保持50-55min，然后炉温升至495-498℃，先放入复合稀土，保温20-25min，然后将温度升至535-538℃，再依次放入Sr，C，Si，K，Cu，Mg，Cr元素，保温10-15min，再依次放入Ni，B，Mn元素，保温28-30min，然后将温度增加至598-600℃，全程吹氮气搅拌，保温18-23min；

步骤（2）：再经过 LF炉精炼，将炉温控制在635-638℃，时间保持在4-6h，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553～555℃，抽气时间在5-6h；

步骤（3）：在510～515℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在232-235℃，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282-285℃，保温30-35min，在其表面涂抹厚度在0.12-0.15mm的石墨粉末，然后加热至310-315℃，保温46-50min，然后用水冷以8-10℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。