CN106435309A - 一种抗冲击防变形铝合金球棒及其制备方法 - Google Patents

一种抗冲击防变形铝合金球棒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击防变形铝合金球棒，其各组分的重量百分比如下：Si：0.04‑0.05％，Fe：0.04‑0.08％，Cu：1.3‑1.8％，Mn：0.3‑0.4％，Mg：0.3‑0.4％，Cr：0.05‑0.1％，Zn：0.14‑0.2％，Ti：0.06‑0.08％，Zr：0.11‑0.13％，Sc：0.32‑0.41％，Ag：0.3‑0.5％，余量为Al；其中，满足“Ag+1.16(Sc/Zr)＜4.7％”的表达式。本发明还公开了上述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法。本发明强度高、硬度好，抗冲击韧性好，不易变形。

Description

一种抗冲击防变形铝合金球棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种抗冲击防变形铝合金球棒及其制备方法。
背景技术
棒球棍常用铝合金材料来制造，但是目前的铝合金棒球棍的强度、硬度和韧性不能协调，在满足棒球棍高强度、高硬度的同时，其冲击韧性不高，容易变形，导致击球效果不佳并且容易在击球过程中对人体造成伤害，因此需要提供一种强度、硬度与韧性相互协调的棒球棍。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗冲击铝合金球棒及其制备方法，本发明强度高、硬度好，抗冲击韧性好，不易变形。
本发明提出的一种抗冲击防变形铝合金球棒，其各组分的重量百分比如下：Si：0.04-0.05％，Fe：0.04-0.08％，Cu：1.3-1.8％，Mn：0.3-0.4％，Mg：0.3-0.4％，Cr：0.05-0.1％，Zn：0.14-0.2％，Ti：0.06-0.08％，Zr：0.11-0.13％，Sc：0.32-0.41％，Ag：0.3-0.5％，余量为Al；
其中，满足“Ag+1.16(Sc/Zr)＜4.7％”的表达式。
优选地，其中满足“4.3＜Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＜8.5”的表达式。
优选地，其各组分的重量百分比如下：Si：0.042-0.048％，Fe：0.05-0.07％，Cu：1.4-1.7％，Mn：0.33-0.37％，Mg：0.32-0.38％，Cr：0.06-0.08％，Zn：0.15-0.17％，Ti：0.065-0.075％，Zr：0.115-0.125％，Sc：0.35-0.38％，Ag：0.35-0.45％，余量为Al。
本发明还提出了上述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭加入熔炼炉，升温至730-760℃使之熔融，将剩余各原料加入熔炼炉中熔融，自然降温至700-710℃，保温10-25min，然后浇注成形，空冷至室温得到铸锭，其中，原料熔融的过程在氩气氛围中进行；
S2、取S1中得到的铸锭，升温至430-450℃，保温20-30h，空冷至室温，然后以20-30℃/h的速度升温至480-500℃，保温1-2h，升温至510-520℃，保温10-30min，然后用水淬火，冷却至室温得到中间铸锭；
S3、取S2中得到的中间铸锭，升温至110-130℃，保温3-5h，升温至140-160℃，保温7-9h，空冷至室温得到抗冲击防变形铝合金球棒。
优选地，在S1中，原料熔融后进行除渣操作。
优选地，在S2中，淬火用水的温度为40-60℃。
本发明通过调整元素Ag、Sc、Zr、Mg、Zn和Cu在预定范围内来确保棒球棍的强度、硬度，并与元素Si、Fe、Mn、Cr、Ti相互配合，增加本发明的强度、硬度和抗冲击韧性；另外本发明通过限定Ag+1.16(Sc/Zr)＜4.7％的关系式，Ag、Sc、Zr相互配合，可以促进强化相细小弥散的析出，使其均匀分布，从而在提高本发明的强度、硬度的同时，避免了冲击韧性低的问题，防止韧性较低，铝合金容易开裂、变形的问题，并能减缓Ag、Mg和Cu原子在高温时的重新分配和扩散的速度，从而可以提高析出相的热稳定性，改善合金的抗蠕变性能，从而防止形变；并通过配合限定4.3＜Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＜8.5的关系式，使得本发明在保持较好抗冲击韧性的同时，避免强度等机械性能降低和热稳定性降低的问题，各元素相互配合，增加本发明的机械性能和抗形变性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种抗冲击防变形铝合金球棒，其各组分的重量百分比如下：Si：0.04％，Fe：0.08％，Cu：1.3％，Mn：0.4％，Mg：0.3％，Cr：0.1％，Zn：0.14％，Ti：0.08％，Zr：0.11％，Sc：0.41％，Ag：0.3％，余量为Al；
其中，Ag+1.16(Sc/Zr)＝4.62％，Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＝6.13。
上述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭加入熔炼炉，升温至760℃使之熔融，将剩余各原料加入熔炼炉中熔融，自然降温至700℃，保温25min，然后浇注成形，空冷至室温得到铸锭，其中，原料熔融的过程在氩气氛围中进行，原料熔融后进行除渣操作；
S2、取S1中得到的铸锭，升温至430℃，保温30h，空冷至室温，然后以20℃/h的速度升温至500℃，保温1h，升温至520℃，保温10min，然后用温度为60℃的水淬火，冷却至室温得到中间铸锭；
S3、取S2中得到的中间铸锭，升温至110℃，保温5h，升温至140℃，保温9h，空冷至室温得到抗冲击防变形铝合金球棒。
实施例2
一种抗冲击防变形铝合金球棒，其各组分的重量百分比如下：Si：0.05％，Fe：0.04％，Cu：1.8％，Mn：0.3％，Mg：0.4％，Cr：0.05％，Zn：0.2％，Ti：0.06％，Zr：0.13％，Sc：0.32％，Ag：0.5％，余量为Al；
其中，Ag+1.16(Sc/Zr)＝3.36％，Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＝6.08。
上述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭加入熔炼炉，升温至730℃使之熔融，将剩余各原料加入熔炼炉中熔融，自然降温至710℃，保温10min，然后浇注成形，空冷至室温得到铸锭，其中，原料熔融的过程在氩气氛围中进行，原料熔融后进行除渣操作；
S2、取S1中得到的铸锭，升温至450℃，保温20h，空冷至室温，然后以30℃/h的速度升温至480℃，保温2h，升温至510℃，保温30min，然后用温度为40℃的水淬火，冷却至室温得到中间铸锭；
S3、取S2中得到的中间铸锭，升温至130℃，保温3h，升温至160℃，保温7h，空冷至室温得到抗冲击防变形铝合金球棒。
实施例3
一种抗冲击防变形铝合金球棒，其各组分的重量百分比如下：Si：0.042％，Fe：0.07％，Cu：1.4％，Mn：0.37％，Mg：0.32％，Cr：0.08％，Zn：0.15％，Ti：0.075％，Zr：0.115％，Sc：0.38％，Ag：0.35％，余量为Al；
其中，Ag+1.16(Sc/Zr)＝4.18％，Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＝6.13。
上述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭加入熔炼炉，升温至750℃使之熔融，将剩余各原料加入熔炼炉中熔融，自然降温至702℃，保温20min，然后浇注成形，空冷至室温得到铸锭，其中，原料熔融的过程在氩气氛围中进行，原料熔融后进行除渣操作；
S2、取S1中得到的铸锭，升温至435℃，保温27h，空冷至室温，然后以23℃/h的速度升温至495℃，保温1.2h，升温至518℃，保温15min，然后用温度为55℃的水淬火，冷却至室温得到中间铸锭；
S3、取S2中得到的中间铸锭，升温至115℃，保温4.5h，升温至145℃，保温8.5h，空冷至室温得到抗冲击防变形铝合金球棒。
实施例4
一种抗冲击防变形铝合金球棒，其各组分的重量百分比如下：Si：0.048％，Fe：0.05％，Cu：1.7％，Mn：0.33％，Mg：0.38％，Cr：0.06％，Zn：0.17％，Ti：0.065％，Zr：0.125％，Sc：0.35％，Ag：0.45％，余量为Al；
其中，Ag+1.16(Sc/Zr)＝3.7％，Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＝6.31。
上述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭加入熔炼炉，升温至740℃使之熔融，将剩余各原料加入熔炼炉中熔融，自然降温至708℃，保温15min，然后浇注成形，空冷至室温得到铸锭，其中，原料熔融的过程在氩气氛围中进行，原料熔融后进行除渣操作；
S2、取S1中得到的铸锭，升温至445℃，保温23h，空冷至室温，然后以27℃/h的速度升温至485℃，保温1.8h，升温至512℃，保温25min，然后用温度为45℃的水淬火，冷却至室温得到中间铸锭；
S3、取S2中得到的中间铸锭，升温至125℃，保温3.5h，升温至155℃，保温7.5h，空冷至室温得到抗冲击防变形铝合金球棒。
实施例5
一种抗冲击防变形铝合金球棒，其各组分的重量百分比如下：Si：0.045％，Fe：0.06％，Cu：1.55％，Mn：0.35％，Mg：0.35％，Cr：0.07％，Zn：0.16％，Ti：0.07％，Zr：0.12％，Sc：0.365％，Ag：0.4％，余量为Al；
其中，Ag+1.16(Sc/Zr)＝3.93％，Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＝6.23。
上述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭加入熔炼炉，升温至745℃使之熔融，将剩余各原料加入熔炼炉中熔融，自然降温至705℃，保温18min，然后浇注成形，空冷至室温得到铸锭，其中，原料熔融的过程在氩气氛围中进行，原料熔融后进行除渣操作；
S2、取S1中得到的铸锭，升温至440℃，保温25h，空冷至室温，然后以25℃/h的速度升温至490℃，保温1.5h，升温至515℃，保温20min，然后用温度为50℃的水淬火，冷却至室温得到中间铸锭；
S3、取S2中得到的中间铸锭，升温至120℃，保温4h，升温至150℃，保温8h，空冷至室温得到抗冲击防变形铝合金球棒。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗冲击防变形铝合金球棒，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：Si：0.04-0.05％，Fe：0.04-0.08％，Cu：1.3-1.8％，Mn：0.3-0.4％，Mg：0.3-0.4％，Cr：0.05-0.1％，Zn：0.14-0.2％，Ti：0.06-0.08％，Zr：0.11-0.13％，Sc：0.32-0.41％，Ag：0.3-0.5％，余量为Al；
其中，满足“Ag+1.16(Sc/Zr)＜4.7％”的表达式。
2.根据权利要求1所述抗冲击防变形铝合金球棒，其特征在于，其中满足“4.3＜Mg/Zn+Cu/Mg-1.5Ag/Cu＜8.5”的表达式。
3.根据权利要求1或2所述抗冲击防变形铝合金球棒，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：Si：0.042-0.048％，Fe：0.05-0.07％，Cu：1.4-1.7％，Mn：0.33-0.37％，Mg：0.32-0.38％，Cr：0.06-0.08％，Zn：0.15-0.17％，Ti：0.065-0.075％，Zr：0.115-0.125％，Sc：0.35-0.38％，Ag：0.35-0.45％，余量为Al。
4.一种如权利要求1-3任一项所述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将铝锭加入熔炼炉，升温至730-760℃使之熔融，将剩余各原料加入熔炼炉中熔融，自然降温至700-710℃，保温10-25min，然后浇注成形，空冷至室温得到铸锭，其中，原料熔融的过程在氩气氛围中进行；
S2、取S1中得到的铸锭，升温至430-450℃，保温20-30h，空冷至室温，然后以20-30℃/h的速度升温至480-500℃，保温1-2h，升温至510-520℃，保温10-30min，然后用水淬火，冷却至室温得到中间铸锭；
S3、取S2中得到的中间铸锭，升温至110-130℃，保温3-5h，升温至140-160℃，保温7-9h，空冷至室温得到抗冲击防变形铝合金球棒。
5.根据权利要求4所述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，其特征在于，在S1中，原料熔融后进行除渣操作。
6.根据权利要求4或5所述抗冲击防变形铝合金球棒的制备方法，其特征在于，在S2中，淬火用水的温度为40-60℃。
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