CN108642346B - 一种强度高耐高温铝合金建筑材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,铝合金成分按质量分数计为:Mg:5‑7%,Si:0.5%‑0.1%,从Ni:0.4‑0.5%、Zr:0.3‑0.35%、Cu:0.02‑0.03%这三种中至少选择一种,从Hf 0.01‑0.2%、La 0.001‑0.02%、Yb 0.001‑0.02%这三种中至少选择一种,从B 0.001‑0.008%、Cr:0.002‑0.004%、Ti:0.001‑0.0015%这三种中至少选择一种,余量为铝和不可避免的杂质。通过铝合金成分进行调整,再结合对铝合金表层进行高熵合金熔覆处理,能够获得强度高耐高温铝合金建筑材料。
Description
技术领域
本发明内容属于金属材料领域,具体公开了一种强度高耐高温铝合金建筑材料及其生产方法。
背景技术
随着变形铝合金在建筑、装潢、汽车、航空、电子等领域应用的拓宽,对变形的强度性能、耐腐蚀性能、氧化着色性能有了更高的要求。但是目前,在变形铝合金的生产中,依然存在熔铸出现粗晶组织、羽毛组织等析出物,在挤压过程中易出现焊合线,从而增加模具成本,影响产品表面质量;型材较厚时,易出现制品变形和材料成分偏析,力学性能偏低;氧化膜性能不稳定,感观差,耐蚀性差等问题,并且由于部分铝合金中硬质相的大量存在而使得机械加工性能差,挤压力较大,模具磨耗大寿命较低,挤压速度慢,生产效率低,能耗高。对于一些薄壁复杂型材,尤其是宽厚比大于100形状非对称性及异性性程度大的挤压型材,普通变形合金根本不能很好的成型,为了满足市场的需求,这就要求对合金进行成份改进。通过优化变形铝合金中的合金成份以及添加其他元素进行改性来提高铝合金的机械加工性能,提高生产效率,降低生产能耗。
随着高层建筑的不断增多,城市防火显得尤为重要。铝合金为热的良导体,其导热系数为 160 W/(m·K),属于构成门窗型材材料中导热系数最高的,且导热率随温度的升高而上升。工业用铝合金的熔点约 620~650 ℃,在火灾中火场温度通常远高于铝的熔点。但是铝合金型材一般在 300 ℃左右即失去承载能力,并发生不可接受的变形而无法使用。从已有火灾案例来看,建筑门窗铝合金型材的破坏多为在高温下严重变形而无法使用,完全烧熔的现象相对少见。因此如何提高铝合金建筑材料耐高温的水平显得紧迫且重要。
由于铝合金耐腐蚀好、密度小等优点,其在建筑领域得到了广阔的应用,常见的比如铝合金门窗。但是由于自然环境中的污染因素始终存在,迫切需要耐腐蚀性能进一步提高,强度进一步提高,密度逐渐减小的铝合金建筑材料。
发明内容
本发明在成分和制备工艺上进行创新,制得的铝合金屈服强度为530-580MPa,抗拉强度为580-610MPa,而且因为使用了特定成分的高熵合金作为铝合金表面薄膜,显著提高了耐高温的能力,具有较大的社会和经济效益,应用前景广阔。制造的铝合金,表面质量好,耐腐蚀性能好,力学性能优异。
本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:5-7%,Si:0.5-0.1%,从Ni:0.4-0.5%、Zr:0.3-0.35%、 Cu:0.02-0.03%这三种中至少选择一种,从Hf 0.01-0.2%、La 0.001-0.02%、 Yb 0.001-0.02%这三种中至少选择一种,从B0.001-0.008%、Cr:0.002-0.004%、Ti:0.001-0.0015%这三种中至少选择一种,余量为铝和不可避免的杂质。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.2-6.4%,Si:0.8-0.85%, Ni: 0.4-0.5%,Zr:0.3-0.35%, Cu:0.02-0.03%,Hf0.01-0.2%,La 0.001-0.02%, Yb 0.001-0.02%,B 0.001-0.008%,Cr:0.002-0.004%,Ti:0.001-0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质,并使Mg/Si比为7.3-7.8,其他单个杂质≤0.005%,杂质总和≤0.15%,合金中强化相Mg2Si占微观组织的面积率为1.1-1.5%,强化相Mg2Si平均尺寸为30-50nm,过剩游离硅含量为0.05-0.07%,制得的铝合金屈服强度为530-580MPa,抗拉强度为580-610Mpa;在制得的铝合金之后在表面通过激光熔覆一层高熵合金薄膜,该高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15 、y=12-15 、x=12-15,该高熵合金薄膜厚度为2-5mm。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.2-6.3%,Si:0.8-0.83%, Ni: 0.4-0.45%,Zr:0.3-0.33%, Cu:0.02-0.03%,Hf0.1-0.2%,La 0.01-0.02%, Yb 0.01-0.02%,B 0.002-0.007%,Cr:0.002-0.004%,Ti:0.001-0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质,并使Mg/Si比为7.3-7.8,其他单个杂质≤0.005%,杂质总和≤0.15%。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.2%,Si:0.8%, Ni:0.4%,Zr:0.3%, Cu:0.02%,Hf 0.01%,La 0.001%, Yb0.001%,B 0.001%,Cr:0.002%,Ti:0.001%,余量为铝和不可避免的杂质。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为:Mg:6.3%,Si: 0.83%, Ni: 0.43%,Zr:0.32%, Cu:0.025%,Hf 0.15%,La 0.015%,Yb 0.015%,B 0.004%,Cr:0.003%,Ti:0.0012%,余量为铝和不可避免的杂质。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料,,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.4%,Si: 0.85%, Ni: 0.5%,Zr:0.35%, Cu:0.03%,Hf 0.2%,La 0.02%, Yb0.02%,B 0.008%,Cr: 0.004%,Ti: 0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:在所述铝合金成型之后在表面通过激光熔覆一层高熵合金薄膜,该高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15 、y=12-15 、z=12-15,该高熵合金薄膜厚度为2-5mm。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:在所述铝合金成型之后在表面通过激光熔覆一层高熵合金薄膜,该高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30,b=14、c=14、x=14 、y=14、z=14,该高熵合金薄膜厚度为2.5mm。
一种强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、Cr、B、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
进一步的,一种强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,其特征在于:步骤(2)是将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至530℃,保温8小时均匀化处理后,随炉冷至420℃,采用挤压机在模具温度为485℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3.2m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为510℃,冷却速度为80℃/s,5秒之内取出。
本发明具有如下优点及有益效果:
本发明在成分和制备工艺上进行创新,制得的铝合金屈服强度为530-580MPa,抗拉强度为580-610MPa,而且因为使用了特定成分的高熵合金作为铝合金表面薄膜,显著提高了耐高温的能力,具有较大的社会和经济效益,应用前景广阔。制造的铝合金,表面质量好,耐腐蚀性能好,力学性能优异。
本发明合金元素作用以及设定依据:
Mg具有固溶强化的作用、并且具有其一部分与Si 化合而形成析出物、使抗拉强度、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性以及耐热性提高的作用。Mg在固溶强化和前述人工时效处理时,与Si一起在晶内形成有助于强度提高的时效析出物,发挥时效硬化能力。若Mg含量过少,则在人工时效处理时不能形成前述化合物相,不能满足前述时效硬化能和必要强度,不能发挥时效硬化能力。另一方面,若Mg含量过多,则引起表面质量出现恶化。另外,弯曲加工性也降低。因此,Mg 含量设定为Mg:5-7%。在综合考虑高强度和腐蚀性、表面质量的情况下,综合性地优选为Mg:6.2-6.4%。
Si具有与Mg化合而形成析出物,使抗拉强度、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性、以及耐腐蚀性提高的作用的元素。如果Si含量低于0.5质量%,则上述作用效果不充分,另外,如果Si含量超过1质量%,则在晶界析出 Si增浓部分的可能性提高,抗拉强度、伸长率、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性下降,并且Si元素的固溶量增多,导致表面质量也下降。因此,Si含量设定为Si:0.5-1%。在综合考虑高强度和腐蚀性、表面质量的情况下,综合性地优选为Si:0.8-0.85%。
Ni在铝合金中形成NiAl3等金属间化合物,提高铝合金的高温强度。因此Ni: 0.4-0.5%。
Zr、Cu、Hf、La、Yb、Cr均是具有将晶粒细化的作用的元素,具有在晶界析出而提高晶界强度的作用,Zr较常见,在本发明中Zr的含量较高,为Zr:0.3-0.35%。而其他一些晶粒细化的作用的元素,如Hf如果含有0.01质量%以上,则能得到上述作用效果,能够提高抗拉强度、伸长率、耐冲击性及耐弯曲疲劳特性。另一方面,如果Hf的含量超过0.2%,则含有该元素的化合物变得粗大,使拉丝加工性劣化,容易拉断,所以Hf 0.01-0.2%。另外对于Cu、La、Yb、Cr也是存在类似的情况,不过根据各自性质不同,分别限定了Cu:0.02-0.03%, La0.001-0.02%, Yb 0.001-0.02%, Cr:0.002-0.004%。
B是具有将熔化铸造时的铸锭的组织微细化的作用的元素。如果铸锭的组织粗大,则在铸造中发生铸锭断裂,在线材加工工序中发生断线,在工业方面并不理想。这是因为有如下倾向:如果B含量低于0.001质量%,则无法充分发挥上述作用效果,另外,如果B含量超过0.008质量%,则腐蚀性、表面质量恶化。硼化处理后晶粒细化更有利于腐蚀性、表面质量和力学性能的同步提高。因此,B含量设定为0.001~0.008质量%另外,存在以下倾向:Ti和其他一些杂质元素含量越多,加工性越差。因此,Ti:0.001~0.0015%,其他单个杂质≤0.005%,杂质总和≤0.15%。
本发明在合金成分设计上充分考虑Mg/Si比,并使Mg/Si比为7.3-7.8,能够确保合金中强化相Mg2Si占微观组织的面积率为1.1-1.5%,强化相Mg2Si平均尺寸为30-50nm,过剩游离硅含量为0.05-0.07%,使得合金成分调整更加容易,并保证合金性能更加优异、稳定。
本发明中采用的挤压法可以极大增加产品的致密度,能有效地减少疏松,气孔等缺陷,有助于切割加工的进行。
本发明利用在挤压过程中产生的大形变能,对挤压板坯进行时效处理,可以在较低的温度和较短的时间内,有效地减少晶体缺陷,提高铝合金高强度和腐蚀性、表面质量,同时也可以使得Mg2Si强化相弥散析出分布于合金组织中,提高铝合金的强度。
高熵合金的特殊结构使其具有某些特殊的功能,目前已知的有一些高硬度、高强度、耐高温氧化、耐腐蚀、高电阻率的高熵合金。许多高熵合金具有很高的熔点,这是因为高熵合金在高温下混乱度会变得更大,高熵效应特别明显。激光熔覆高熵合金涂层硬度较高且具有良好的耐热性、耐腐蚀性和耐磨损性。为了促进激光熔覆层与基体铝合金的结合力、紧密度,特意选择Al含量占比高的高熵合金。激光熔覆参数对高熵合金涂层的影响比较大,不同的激光功率,直接影响涂层的质量。另外,扫描速度、光斑直径、后续热处理均会产生巨大的影响。
将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15 、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却。在高熵合金与铝合金基体的结合面,由于存在高熵合金中Co、W、Mo、Ta元素渗入铝合金基体,对结合面的结合力提高存在很大帮助。
本发明在成分和制备工艺上进行创新,制得的铝合金屈服强度为530-580MPa,抗拉强度为580-610MPa,而且因为使用了特定成分的高熵合金作为铝合金表面薄膜,显著提高了耐高温的能力,具有较大的社会和经济效益,应用前景广阔。制造的铝合金,表面质量好,耐腐蚀性能好,力学性能优异。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的说明:
下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本发明更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
实施例1
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.2%,Si:0.8%, Ni:0.4%,Zr:0.3%, Cu:0.02%,Hf 0.01%,La 0.001%, Yb 0.001%,B0.001%,Cr:0.002%,Ti:0.001%,余量为铝和不可避免的杂质。
所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、Cr、B、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
实施例2
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为:Mg:6.3%,Si: 0.83%, Ni: 0.43%,Zr:0.32%, Cu:0.025%,Hf 0.15%,La 0.015%, Yb0.015%,B 0.004%,Cr:0.003%,Ti:0.0012%,余量为铝和不可避免的杂质。
所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、Cr、B、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
实施例3
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.4%,Si: 0.85%, Ni: 0.5%,Zr:0.35%, Cu:0.03%,Hf 0.2%,La 0.02%, Yb 0.02%,B0.008%,Cr: 0.004%,Ti: 0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质。
所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、Cr、B、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
对比例1
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6%,Si:1%, Ni:0.2%,Zr:0.2%, Cu:0.02%,Hf 0.01%,La 0.001%, Yb 0.001%,B 0.001%,Cr:0.002%,Ti:0.001%,余量为铝和不可避免的杂质。
所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、Cr、B、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
对比例2
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为:Mg:6.5%,Si:1%, Ni: 0.43%,Zr:0.32%, Cu:0.025%,Hf 0.15%,La 0.015%, Yb 0.015%,B0.004%,Cr:0.003%,Ti:0.0012%,余量为铝和不可避免的杂质。
所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、Cr、B、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
对比例3
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.4%,Si: 0.85%, Ni: 0.5%,Zr:0.35%, Cu:0.03%,Hf 0.2%,La 0.02%, Cr: 0.004%,Ti:0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质。
所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Cr、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
对比例4
一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.4%,Si: 0.85%, Ni: 0.5%,Zr:0.35%, Cu:0.03%,Hf 0.2%,La 0.02%, Yb 0.02%,B0.008%,余量为铝和不可避免的杂质。
所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、B以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
对比例5
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(2),具体的步骤(2)是将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至510℃,保温6小时均匀化处理后,随炉冷至410℃,采用挤压机在模具温度为470℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为2.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为500℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
对比例6
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(3),具体的步骤(3)是将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为180℃,保温时间为9个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为3℃/min。
对比例7
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(4),具体的步骤(4)是将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=20-25,b=12-17、c=12-17、x=12-17、y=12-17、z=12-17,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却.
对比例8
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(4),具体的步骤(4)是将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFey,其中a、b、c 、x、y 均是质量比,a=30-35,b=16-18、c=16-18、x=16-18、y=16-18,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却.
对比例9
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(4),具体的步骤(4)是将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x 、y、z均是质量比,a=40-45,b=10-12、c=10-12、x=10-12、y=10-12、z=10-12,雾化制得的粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却.
对比例10
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(4),具体的步骤(4)是将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流150-200A,频率20-25Hz,扫描速度为80-90mm/min,光斑直径7-8mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却。
对比例11
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(4),具体的步骤(4)是将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流550-600A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于230℃退火2 -3h,随炉冷却。
对比例12
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,仅改变步骤(4),具体的步骤(4)是将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径1-3mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火4h,随炉冷却。
对比例13
以实施例3产品成分、生产工艺为基础,省略步骤(4)。
以本领域常规的力学性能测量方法实施例1-3、对比例1-12的强度高耐高温铝合金建筑材料(未进行激光熔覆高熵合金之前的铝合金材料)进行力学性能。
截取长度为10cm的铝合金建筑材料(进行了激光熔覆高熵合金之后的铝合金材料),水平放置。将加热炉升温到 550 ℃,并稳定 10 min,再将装配好的试样送入炉内进行加热,加热时间为 10min。然后,将试验装置平稳地移出炉外空冷,用游标卡尺测量试样的自由端自然下垂量即下垂值。
以本领域常规的力学性能测量方法实施例1-3、对比例1-13的强度高耐高温铝合金建筑材料(未进行激光熔覆高熵合金之前的铝合金材料)进行力学性能。
截取实施例1-3、对比例1-13制得的长度为10cm的铝合金建筑材料(进行了激光熔覆高熵合金之后的铝合金材料),水平放置。将加热炉升温到 550 ℃,并稳定 10 min,再将装配好的试样送入炉内进行加热,加热时间为 10min。然后,将试验装置平稳地移出炉外空冷,用游标卡尺测量试样的自由端自然下垂量即下垂值。
表1
编号 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 下垂值(cm) |
实施例1 | ≥530 | ≥580 | ≤0.65 |
实施例2 | ≥550 | ≥595 | ≤0.6 |
实施例3 | ≥580 | ≥610 | ≤0.5 |
对比例1 | ≥450 | ≥500 | ≤1 |
对比例2 | ≥460 | ≥510 | ≤1.1 |
对比例3 | ≥468 | ≥515 | ≤1.2 |
对比例4 | ≥470 | ≥510 | ≤1.05 |
对比例5 | ≥490 | ≥520 | ≤0.95 |
对比例6 | ≥480 | ≥525 | ≤0.9 |
对比例7 | ≥580 | ≥610 | ≤0.85 |
对比例8 | ≥580 | ≥610 | ≤0.95 |
对比例9 | ≥580 | ≥610 | ≤0.9 |
对比例10 | ≥540 | ≥565 | ≤0.9 |
对比例11 | ≥580 | ≥610 | ≤0.8 |
对比例12 | ≥580 | ≥610 | ≤0.85 |
对比例13 | ≥580 | ≥610 | ≤1.5 |
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质,所以应当理解,上述实施例不限于任何前述的细节,而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释,因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.2-6.4%,Si:0.8-0.85%, Ni: 0.4-0.5%,Zr:0.3-0.35%,Cu:0.02-0.03%,Hf 0.01-0.2%,La 0.001-0.02%, Yb 0.001-0.02%,B 0.001-0.008%,Cr:0.002-0.004%,Ti:0.001-0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质,并使Mg/Si比为7.3-7.8,其他单个杂质≤0.005%,杂质总和≤0.15%,合金中强化相Mg2Si占微观组织的面积率为1.1-1.5%,强化相Mg2Si平均尺寸为30-50nm,过剩游离硅含量为0.05-0.07%,制得的铝合金屈服强度为530-580MPa,抗拉强度为580-610MPa;在制得的铝合金之后在表面通过激光熔覆一层高熵合金薄膜,该高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15 、y=12-15 、x=12-15,该高熵合金薄膜厚度为2-5mm。
2.一种如权利要求1所述强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.2-6.3%,Si:0.8-0.83%, Ni: 0.4-0.45%,Zr:0.3-0.33%,Cu:0.02-0.03%,Hf 0.1-0.2%,La 0.01-0.02%, Yb 0.01-0.02%,B 0.002-0.007%,Cr:0.002-0.004%,Ti:0.001-0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质,并使Mg/Si比为7.3-7.8,其他单个杂质≤0.005%,杂质总和≤0.15%。
3.一种如权利要求1所述强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.2%,Si:0.8%, Ni:0.4%,Zr:0.3%, Cu:0.02%,Hf 0.01%,La 0.001%, Yb0.001%,B 0.001%,Cr:0.002%,Ti:0.001%,余量为铝和不可避免的杂质。
4.一种如权利要求1所述强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为:Mg:6.3%,Si: 0.83%, Ni: 0.43%,Zr:0.32%, Cu:0.025%,Hf 0.15%,La0.015%, Yb 0.015%,B 0.004%,Cr:0.003%,Ti:0.0012%,余量为铝和不可避免的杂质。
5. 一种如权利要求1所述的强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:铝合金成分按质量分数计为Mg:6.4%,Si: 0.85%, Ni: 0.5%,Zr:0.35%, Cu:0.03%,Hf 0.2%,La0.02%, Yb 0.02%,B 0.008%,Cr: 0.004%,Ti: 0.0015%,余量为铝和不可避免的杂质。
6.一种如权利要求1所述强度高耐高温铝合金建筑材料,其特征在于:在所述铝合金成型之后在表面通过激光熔覆一层高熵合金薄膜,该高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30,b=14、c=14、x=14 、y=14、z=14,该高熵合金薄膜厚度为2.5mm。
7.一种如权利要求1-6任一项所述强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,包括原料准备、熔炼铸造、挤压成形、在线淬火、时效热处理、激光熔覆、定尺切割、检验包装、产品,具体在于:
(1)按设计的铝合金组分配比,分别取以99.9%以上的工业纯铝为基体,纯铝熔化温度设置为680-740℃,待Al熔化后依次加入适当数量的Al-30%Si、纯镁、Al-5Ni%、Al-5Zr%、另外La、Yb、Cr、B、Ti以低熔点的中间合金形式加入;待合金全部熔化后,加入表面覆盖剂,铝合金覆盖剂成分是氯化钠 50-55%、氯化钾20-30%、氟化钙5-10%、冰晶石5-10%;然后,依次加入Al-15%Cu、Al-15%Hf中间合金,待中间合金全部熔化后,加入精炼剂,铝合金精炼剂成分是NaNO3 55-60%、KNO3 20-30%、石墨粉5-10%、C2Cl6 5-10%、NaCl 5-10%,搅拌、扒渣;之后将铝合金熔体借助耐热防氧化管道缓慢进行放流,铝熔体依次流经在线除气和50目的陶瓷过滤板,最后进入连铸机中,通过轧辊轧制得到宽150-200mm*高100-150mm的铝合金板坯;
(2)将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至520-530℃,保温7-8小时均匀化处理后,随炉冷至415-425℃,采用挤压机在模具温度为480-490℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3-3.5m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为505~510℃,冷却速度为80-85℃/s,5秒之内取出;
(3)将淬火之后的铝合金型材进行时效热处理,步骤中的时效温度为160-170℃,保温时间为10-12个小时;所述时效热处理步骤中的升温速度为1.5-2℃/min;
(4)将高熵合金熔液进行氩气雾化制粉,其中高熵合金成分是AlaCobMocWxFeyTaz,其中a、b、c 、x、y 、z均是质量比,a=30-35,b=12-15、c=12-15、x=12-15 、y=12-15 、z=12-15,雾化制得的高熵合金粉末粒径为20-50微米;将步骤(3)制得的铝合金材料进行预处理去除表面氧化膜以及污垢,将高熵合金粉末均匀铺展在预处理过的铝合金表面,预置粉末厚度为2-7mm,激光熔覆参数:脉宽30-40ms,电流400-500A,频率20-25Hz,扫描速度为100-150mm/min,光斑直径4-6mm,熔覆过程中采用Ar 气保护,熔覆后涂层厚度为2-5mm;将熔覆后的铝合金于200-220 ℃退火2 -3h,随炉冷却;
(5)最后进行定尺切割、检验包装、得到强度高耐高温铝合金建筑材料。
8.如权利要求7所述的强度高耐高温铝合金建筑材料的生产方法,其特征在于:步骤(2)是将步骤(1)制得的铝合金板坯加热至530℃,保温8小时均匀化处理后,随炉冷至420℃,采用挤压机在模具温度为485℃的挤压模中进行热挤压成为带多个空腔的型材,热挤压时挤压速度为3.2m/min,挤压比为35:1,随后进行在线淬火,其中在线淬火型材入水温度为510℃,冷却速度为80℃/s,5秒之内取出。
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CN103981404A (zh) * | 2014-05-04 | 2014-08-13 | 南安市国高建材科技有限公司 | 一种耐蚀、易加工铝合金板材、制造方法及其应用 |
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