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Abstract

本发明公开了一种铝合金棒材及加工方法,所述的铝合金棒材的组分为:以重量份计,Si:10.8-11.5份,Mg:0.4-0.75份,Mn:0.3份,Zn:2.25-2.45份、Cu:3.55-3.74份,B:0.075-0.15份,Ca:0.081-0.093份,Fe:1.52-1.64份、Ti:0.5-0.9份,V:0.02-0.04%,Cr:1.13-1.15%,Ni:14.3-14.5%,稀土元素0.93-0.98份,Al:75-80份;所述的稀土元素中,按重量百分含量含有如下组分:La:19.2-19.5%,Nd:17.6-19.9%,余量为Ce,能够显著提高门窗用铝合金材料的性能,实现晶粒细化,降低缩孔缩松等铸造缺陷,使棒材的利用率明显提高。

Description

一种铝合金棒材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑工程材料技术领域,具体的说,是一种铝合金棒材及其制备方法。
背景技术
随着人们生活方式日益丰富多样,对于建筑质量要求的提高更显得尤为突出,现今所用的门窗有金属制的、塑料制、木制等几种,制作门窗的材料成为主要研究的对象。由于铝合金比强度高、易于成形、导热性好、价格较低,在交通运输、建筑、包装、通讯、航天航空、军事及电子工业等领域获得了广泛的应用,是除了铁之外用量最多的金属材料,是国民经济不可或缺的基础原材料。特别是进入21世纪后,面对资源与环境问题的严峻挑战,世界各国对材料的选择正从传统的钢铁材料向轻合金及其复合材料、高分子及其复合材料、陶瓷及其复合材料转移,其中尤以轻合金材料为主,而在轻合金材料中,镁合金虽然密度比铝合金小,但镁锭成本较高,与铁易发生电偶腐烛,且零件制造过程中还有许多亟待解决的技术障碍,而铝合金以其来源广,制造技术相对成熟,零件制造成本较低,且机械强度较高,有的可同中碳钢相比,因此,铝合金将成为未来工业的首选金属材料,并且呈现出突飞猛进地发展趋势,是具有广泛应用前景的轻金属材料。
当下,铝合金在建筑上的运用越来月广泛,可用于制作门窗的型材,铝及其合金由于其优良的性能,在使用中几乎不被腐蚀,延长了门窗的使用寿命降低了成本,同时由于铝及其合金可以被无限次的回收和利用,每次回收所消耗的能量仅是原铝生产的5%,同时,铝合金门窗型材力学性能优秀,抗风压性能好,因此在门窗行业,铝合金型材得到广泛应用。
但是当前门窗行业制备种所用的铝合金,其、强度、硬度、抗氧化性和抗腐蚀性等性能仍有进一步提升的空间,并且加工过程仍存在效率不够高,铸锭或铸棒的晶粒粗大,性能差、铸造缺陷多,利用率低等问题。为后续加工过程带来许多的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种铝合金棒材及其制备方法,能够显著提高门窗用铝合金材料的性能,实现晶粒细化,降低缩孔缩松等铸造缺陷,使棒材的利用率明显提高。
本发明完整的技术方案包括:
一种铝合金棒材,其特征在于,所述的铝合金棒材的组分为:以重量份计,Si:10.8-11.5份,Mg:0.4-0.75份,Mn:0.3份,Zn:2.25-2.45份、Cu:3.55-3.74份,B:0.075-0.15份,Ca:0.081-0.093份,Fe:1.52-1.64份、Ti:0.5-0.9份,V:0.02-0.04%,Cr:1.13-1.15%,Ni:14.3-14.5%,稀土元素0.93-0.98份,Al:75-80份;
所述的稀土元素中,按重量百分含量含有如下组分:La:19.2-19.5%,Nd:17.6-19.9%,余量为Ce。
上述铝合金棒材的制备方法,包括如下步骤:
称取上述重量份的各种原料组分备好,
取上述组分中的Si、Fe、Mg、Cu并混合,并加入占上述四种合金总重量1/3-1/2重量的铝,熔化冷却,得到第一中间合金块;
取上述组分中的Ti、B并混合,并加入与上述两种合金总重量相同的铝,熔化冷却,得到第二中间合金块;
将其余的铝加热至700-720℃熔化,保温10-15分钟,加入制得的第一中间合金块、搅拌5分钟后静置10分钟,加入第二中间合金块,搅拌5分钟后静置10分钟,再加入其余合金配料成分,通入精炼剂进行精炼、扒渣,静置除气5分钟,再对铝液进行炉前化学快速分析,分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分,对铝液进行补料;
将铝液温度降至680-690℃浇注至模具中,所述模具内径为100-200mm,高度为400-600mm,内腔具有3-5°的锥度,所述模具顶部的壁厚为10-15mm,底部壁厚为20-25mm,且壁厚沿自上而下方向均匀增加,浇注时模具周围采用电阻炉保温,使模具上部温度为350℃,下部温度为100℃,模具自下而上具有4-6℃/cm的温度梯度,冷却;
热处理后对表面机加工,去除表面氧化皮后得到所述的铝合金棒材。
本发明相对于现有技术的优点在于:采用合理组分的铝合金配比,提高了铝合金的硬度和强度和易加工性,采用Al-Ti-B中间合金细化和稀土细化的复合细化方式,使铝合金的等轴晶比例大,晶粒细小,加工过程模具内腔具有锥度,使内腔上部的面积大于下部,利于气体的排出,减少了气孔缺陷,模具具有自下而上的温度梯度,同时模具顶部壁厚小于底部,使底部具有更大的蓄热系数,保证棒材的顺序凝固,使中心部位不产生缩孔缩松,提高了利用率。
附图说明
图1为本发明所用模具的结构示意图。
图中:1为模具内壁,2为模具外壁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种铝合金棒材,其特征在于,所述的铝合金棒材的组分为:以重量份计,Si:10.8-11.5份,Mg:0.4-0.75份,Mn:0.3份,Zn:2.25-2.45份、Cu:3.55-3.74份,B:0.075-0.15份,Ca:0.081-0.093份,Fe:1.52-1.64份、Ti:0.5-0.9份,V:0.02-0.04%,Cr:1.13-1.15%,Ni:14.3-14.5%,稀土元素0.93-0.98份,Al:75-80份;
所述的稀土元素中,按重量百分含量含有如下组分:La:19.2-19.5%,Nd:17.6-19.9%,余量为Ce。
(1)称取所述重量份的各种原料组分备好;
(2)取上述组分中的Si、Fe、Mg、Cu并混合,并加入占上述四种合金总重量1/3-1/2,优选1/3的铝,熔化冷却,得到第一中间合金块;
(3)取上述组分中的Ti、B并混合,并加入与上述两种合金总重量相同的铝,熔化冷却,得到第二中间合金块;
(4)将其余的铝加热至700-720℃熔化,保温10-15分钟,加入制得的第一中间合金块、搅拌5分钟后静置10分钟,加入第二中间合金块,搅拌5分钟后静置10分钟,再加入其余合金配料成分,通入精炼剂进行精炼、扒渣,静置除气5分钟,再对铝液进行炉前化学快速分析,分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分,对铝液进行补料;
(5)将铝液温度降至680-690℃浇注至模具中,所述模具内径为100-200mm,高度为400-600mm,并且如图1所示,内壁1的纵截面形状为倒梯形,内腔具有3-5°的锥度,所述模具顶部的壁厚为10-15mm,底部壁厚为20-25mm,且壁厚沿自上而下方向均匀增加,即模具外壁2的纵截面形状为梯形,浇注时模具周围采用电阻炉保温,使模具上部温度为350℃,下部温度为100℃,模具自下而上具有4-6℃/cm的温度梯度,冷却;
(6)热处理后对表面机加工,去除表面氧化皮后得到所述的铝合金棒材。
随后利用上述棒材进行铝合金门窗型材的挤压制备:
(1)将铝合金棒材超声波清洗后,放入电阻炉中,加热至550℃-600℃;
(2)将挤压成型机的挤压模具在电阻炉内加热至300℃-330℃,保温后加入润滑剂;
(3)将加热后的铝合金棒材放入挤压成型机的挤压模具中进行挤压成型,挤压速度为3.2m/min-3.5m/min,得到铝合金型材;
(4)挤压后采用喷水和浸水冷却淬火,使制品冷却至180℃-200℃;
(5)经过时效处理后喷涂金属和陶瓷复合涂层,喷涂后,将铝合金型材烘烤后制得成品;所述的涂层的成分按重量百分比为:碳:0.2-0.4%,镁:1.1-1.3%,铬:4.5-4.8%,钒:3.4-3.7%,镍:11.5-12.8%,氧化钙:4.4-4.6%,氧化镁:3.6-3.8%,余量为铁。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种铝合金棒材,其特征在于,所述的铝合金棒材的组分为:以重量份计,Si:10.8-11.5份,Mg:0.4-0.75份,Mn:0.3份,Zn:2.25-2.45份、Cu:3.55-3.74份,B:0.075-0.15份,Ca:0.081-0.093份,Fe:1.52-1.64份、Ti:0.5-0.9份,V:0.02-0.04%,Cr:1.13-1.15%,Ni:14.3-14.5%,稀土元素0.93-0.98份,Al:75-80份;
所述的稀土元素中,按重量百分含量含有如下组分:La:19.2-19.5%,Nd:17.6-19.9%,余量为Ce;
所述铝合金棒材的制备方法包括如下步骤:
(1)称取所述重量份的各种原料组分备好;
(2)取上述组分中的Si、Fe、Mg、Cu并混合,并加入占上述四种合金元素总重量1/3-1/2重量的Al,熔化冷却,得到第一中间合金块;
(3)取上述组分中的Ti、B并混合,并加入与上述两种合金元素总重量相同重量的铝,熔化冷却,得到第二中间合金块;
(4)将其余的铝加热至700-720℃熔化,保温10-15分钟,加入制得的第一中间合金块、搅拌5分钟后静置10分钟,加入第二中间合金块,搅拌5分钟后静置10分钟,再加入其余合金配料成分,通入精炼剂进行精炼、扒渣,静置除气5分钟,再对铝液进行炉前化学快速分析,分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分,对铝液进行补料;
(5)将铝液温度降至680-690℃浇注至模具中,所述模具内径为100-200mm,高度为400-600mm,内腔具有3-5°的锥度,所述模具顶部的壁厚为10-15mm,底部壁厚为20-25mm,且壁厚沿自上而下方向均匀增加,浇注时模具周围采用电阻炉保温,使模具上部温度为350℃,下部温度为100℃,模具自下而上具有4-6℃/cm的温度梯度,冷却;
(6)热处理后对表面机加工,去除表面氧化皮后得到所述的铝合金棒材。
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