CN106756267A

CN106756267A - 一种耐磨铝合金材料及其制备方法

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Publication number: CN106756267A
Application number: CN201611101601.7A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Zhengzhou Lifuai Biology Technology Co ltd
Current assignee: Zhengzhou Lifuai Biology Technology Co ltd
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开了一种耐磨铝合金材料及其制备方法，所述耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.55‑9.12％、镍6.49‑6.82％、钨1.54‑1.78％、镍0.25‑0.61％、硼0.13‑0.17％，余量为铝；制备方法如下，按照铝铝合金材料中所需熔炼的元素，随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到200℃，随后放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为920‑980℃，熔炼时间为51min，熔炼后转移到中频感应加热炉精炼，精炼温度为1354‑1367℃，精炼后进行捞渣；最后浇注到预热至320‑360℃的模具中，脱模后即得。本发明制备的耐磨铝合金材料，提高了合金耐磨性，其综合性能优于常用的高锰钢、钨钢和铸铝，具有极高的性能价格比。

Description

一种耐磨铝合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体是一种耐磨铝合金材料及其制备方法。

背景技术

现有的金属材料破坏有三种形式：即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不象另外两种形式，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。据统计，由磨损造成的经济损失，美国约500亿美元/年，德国约300亿马克/年。我国每年因磨损造成球磨机磨球消耗近200万吨，球磨机和各种破碎机衬板消耗近50万吨，轧辊消耗近60万吨，各种工程挖掘机和装载机斗齿、各种耐磨输送管道、各种破碎机锤头和颚板、各种履带板消耗也超过50万吨。在各类磨损中，磨料磨损又占有重要的地位，在金属磨损总量中占50％以上，磨损是冶金、矿山、机械、电力、煤炭、石油、交通、军工等许多工业部门普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因，也是造成经济损失最多的问题之一。因此，研究和发展新型耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨铝合金材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.55-9.12％、镍6.49-6.82％、钨1.54-1.78％、镍0.25-0.61％、硼0.13-0.17％，余量为铝。

作为本发明进一步的方案：所述耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.79-9.03％、镍6.66-6.80％、钨1.63-1.75％、镍0.46-0.57％、硼0.13-0.17％，余量为铝。

作为本发明进一步的方案：所述耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.86％、镍6.74％、钨1.70％、镍0.52％、硼0.16％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

按照铝铝合金材料中所需熔炼的元素，随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到200℃，随后放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为920-980℃，熔炼时间为51min，熔炼后转移到中频感应加热炉精炼，精炼温度为1354-1367℃，精炼后进行捞渣；最后浇注到预热至320-360℃的模具中，脱模后即得。

作为本发明进一步的方案：具体步骤中熔炼温度为950℃。

作为本发明进一步的方案：具体步骤中精炼温度为1363℃。

作为本发明进一步的方案：具体步骤中最后浇注到预热至340℃的模具中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中所述耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.55-9.12％、镍6.49-6.82％、钨1.54-1.78％、镍0.25-0.61％、硼0.13-0.17％，余量为铝；制备方法如下，按照铝铝合金材料中所需熔炼的元素，随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到200℃，随后放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为920-980℃，熔炼时间为51min，熔炼后转移到中频感应加热炉精炼，精炼温度为1354-1367℃，精炼后进行捞渣；最后浇注到预热至320-360℃的模具中，脱模后即得。本发明制备的耐磨铝合金材料，提高了合金耐磨性，其综合性能优于常用的高锰钢、钨钢和铸铝，具有极高的性能价格比。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.55％、镍6.49％、钨1.54％、镍0.25％、硼0.13％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

按照铝铝合金材料中所需熔炼的元素，随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到200℃，随后放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为920℃，熔炼时间为51min，熔炼后转移到中频感应加热炉精炼，精炼温度为1354℃，精炼后进行捞渣；最后浇注到预热至320℃的模具中，脱模后即得。

实施例2

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.79％、镍6.66％、钨1.63％、镍0.46％、硼0.13％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

实施例3

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.86％、镍6.74％、钨1.70％、镍0.52％、硼0.16％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

按照铝铝合金材料中所需熔炼的元素，随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到200℃，随后放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为950℃，熔炼时间为51min，熔炼后转移到中频感应加热炉精炼，精炼温度为1363℃，精炼后进行捞渣；最后浇注到预热至340℃的模具中，脱模后即得。

实施例4

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰9.03％、镍6.80％、钨1.75％、镍0.57％、硼0.17％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

按照铝铝合金材料中所需熔炼的元素，随后将含各元素的纯金属粉末进行预热到200℃，随后放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为980℃，熔炼时间为51min，熔炼后转移到中频感应加热炉精炼，精炼温度为1367℃，精炼后进行捞渣；最后浇注到预热至360℃的模具中，脱模后即得。

实施例5

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰9.12％、镍6.82％、钨1.78％、镍0.61％、硼0.17％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

对比例1

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.86％、镍6.74％、钨1.70％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

对比例2

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.86％、镍0.52％、硼0.16％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

对比例3

一种耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镍6.74％、钨1.70％、镍0.52％、硼0.16％，余量为铝。

一种耐磨铝合金材料的制备方法，具体步骤为：

对比例4

中国专利“一种复合耐磨衬板、制造其的耐磨合金以及制造其的方法”(公开/公告号：CN 104249504B)，包括如下步骤：1)配料，制备耐磨合金的配料，耐磨合金中成分的重量百分比如下:Cr(14-15.8)W％、C(2.0-3.2)W％、Si(0.3-1.2)W％、Mn(0.3-0.8)W％、S(0-0.015)W％、P(0-0.015)W％、Mo(0.2-2.0)W％、Ni(0-1.0)W％、Cu(0.3-1.2)W％、Re(0.2-0.4)W％，余量为Fe；2)入炉熔炼，耐磨合金和高韧性钢分开熔炼：甲炉熔炼耐磨合金1500℃出炉，进A浇包；乙炉熔炼高韧性钢1700℃出炉，进B浇包；3)钢水浇铸，先将耐磨合金钢水浇注至型腔内，再将高韧性钢钢水浇注至型腔内：31)准备好合适的铸模，A浇包静置，待冷却至1400℃后，通过下层浇铸系统向型腔浇注，至理论高度-1cm；32)冷却1-3分钟，型腔浇注体表面温度冷却至1200±30℃，B浇包通过上层浇铸系统浇注至理论高度；33)A浇包进行补浇，直至充满整个冒口；34)冒口覆盖保温剂延时补缩；4)铸件表面处理，打掉浇冒口，清理残根、飞边、毛刺；5)铸件热处理，进行淬火、回火处理:51)调配淬火液；52)铸件分散装炉，阶段长时间12-20小时升温至900-1000℃之间；53)保温6小时以上出炉，在静止空气中静置5分钟后，淬入搅拌均匀的淬火液中，压缩空气搅拌5小时以上；54)待铸件冷却至500℃以下，再静置空气中继续冷却至常温，进炉回火150-250℃时间3-6小时；55)出炉后冷却至常温。

对比例5

中国专利“一种用于耐磨钢的纳米复合耐磨合金及其制备工艺”(公开/公告号：CN104264029A)，该耐磨合金由纳米陶瓷粉料、金属粉料复合制备而成。配制的耐磨合金总重量为5000g，各种原料比例是：纳米陶瓷粉料总重量1000g，其中WC：TiC：SiC：CeO：YO的比值为1:0.1:0.2:0.2:0.1，后面四项重量之和为375g；其余为纳米WC粉料。金属粉料中的比例为还原铝粉：镍-铬复合粉：铝粉、锰粉、镍粉＝1:0.5：0.025(0.01+0.01+0.005)；其中铝、锰、镍粉料重量之和为65.57g；还原铝粉2622.95g，镍-铬粉1311.48g。制备工艺按下述步骤进行：首先配置“PVB+无水乙醇”胶状溶液；按设计比例称取纳米级陶瓷粉料WC、TiC、SiC、CeO及YO，与无水乙醇混合后用超声波分散成单颗粒状态，每100g粉料加入无水乙醇180ml，然后将其倒入预先加了“PVB+无水乙醇胶液”的搅拌器中缓慢搅拌，(转速不超过120转/min)；然后加入其它金属粉料，再将搅拌机转速调到300转/min以上，搅拌12小时。将料浆在真空条件下干燥、球磨和筛分，得到混合均匀的粉料；将粉料压制成坯体。将该坯体置于普通电炉中做氧化处理，即在有空气条件下将坯体加热到450℃，保温250min，使那些金属颗粒表面形成一层厚度为纳米级的氧化膜。烧结是在氮气保护条件下完成，在1200℃烧结，保温100分钟。烧结结束后采用粉碎和球磨方式将块状合金制成粉末，即为耐磨合金成品。

综上所述，将本发明实施例1-5制备及对比例1-5制备的铝合金材料按照GB/T1817-1995标准进行测试；本发明实施例1-5制备的铝合金材料，在颗粒运动时线速度小于20m/s，颗粒直径小于1mm，耐磨性是高猛钢的10-15倍，是钨钢的8-9倍，且在直径400mm刚玉砂轮、转速为3000r/min、接触压为50KN的条件下，其耐磨程度小于0.0021～0.0078mm³/h，与刚体粘接抗拉强度大于80MPa，抗剪强度大于40MPa；而对比例1-5制备的铝合金材料，在直径400mm刚玉砂轮、转速为3000r/min、接触压为50KN的条件下，其耐磨程度为0.017～0.048mm³/h，与刚体粘接抗拉强度为31-64MPa，抗剪强度为15-26MPa。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种耐磨铝合金材料，其特征在于，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.55-9.12％、镍6.49-6.82％、钨1.54-1.78％、镍0.25-0.61％、硼0.13-0.17％，余量为铝。

2.根据权利要求1所述的耐磨铝合金材料，其特征在于，所述耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.79-9.03％、镍6.66-6.80％、钨1.63-1.75％、镍0.46-0.57％、硼0.13-0.17％，余量为铝。

3.根据权利要求1所述的耐磨铝合金材料，其特征在于，所述耐磨铝合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：锰8.86％、镍6.74％、钨1.70％、镍0.52％、硼0.16％，余量为铝。

4.一种如权利要求1-3任一所述的耐磨铝合金材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

5.根据权利要求4所述的耐磨铝合金材料的制备方法，其特征在于，具体步骤中熔炼温度为950℃。

6.根据权利要求4所述的耐磨铝合金材料的制备方法，其特征在于，具体步骤中精炼温度为1363℃。

7.根据权利要求4所述的耐磨铝合金材料的制备方法，其特征在于，具体步骤中最后浇注到预热至340℃的模具中。