CN109161731A - 一种铝合金及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金及其制作工艺，属于合金材料技术领域，包括如下原料：铝110‑134份、铁5‑9份、镁3‑6份、锰0.5‑1份、铜4‑6份、碳0.5‑1份、硅2‑4份、铬4‑6份、镍3‑5份、钼0.6‑1.7份、钒2‑3份、钛2‑4份和复合稀土5‑10份；制作工艺包括：预热熔炉、制作合金液1和2、精炼材料、铸模以及热处理；本发明的有益效果在于，通过该工艺制作出来的铝合金具有高强度、高韧性、高表面质量、耐腐蚀、使用寿命长等特点，并且制作成本降低、加工周期缩短，易于加工组合，提高了产品的质量。

Description

一种铝合金及其制作工艺
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体的说，涉及一种铝合金及其制作工艺。
背景技术
铝合金作为一种合金材料被广泛应用于建筑建材、航空航天以及汽车制造等领域之中，具有较高的强度、较强的耐腐蚀性以及较轻的质量等特点，尤其在建筑建材领域中，相比较于合金钢或者木质材料而言，兼顾了两者的优点并一定程度上规避了上述材料的缺点，具有很大的优势。
现有背景技术中的铝合金运用于建筑工业领域中，一般要求具有高强度，高韧性、高表面质量、长使用寿命等特点，但是由于这种铝合金化程度高，其存在加工成型困难、热处理要求高、表面质量差、表面吃力困难的不足，满足要求的铝合金成材率低且生产效率不高，达不到加工使用需求，因此需要一种更优良的铝合金满足生产以及应用需要。
发明内容
本发明针对背景技术下的不足之处，提出一种新型的铝合金及其制作工艺，通过该工艺制作出来的铝合金具有高强度、高韧性、高表面质量、耐腐蚀、使用寿命长等特点，并且制作成本降低、加工周期缩短，易于加工组合，提高了产品的质量，本发明的技术方案如下所示：
一种铝合金，包括如下原料：铝110-134份、铁5-9份、镁3-6份、锰0.5-1份、铜4-6份、碳0.5-1份、硅2-4份、铬4-6份、镍3-5份、钼0.6-1.7份、钒2-3份、钛2-4份和复合稀土5-10份。
作为本发明进一步的技术方案，包括如下原料：铝120份、铁5份、镁6份、锰1份、铜4份、碳0.5份、硅3份、铬5份、镍4份、钼0.8份、钒2份、钛3份和复合稀土7份。
作为本发明进一步的技术方案，所述的复合稀土包括如下成分铷、铈、铽、镥、铥和钐。
作为本发明进一步的技术方案，每1份所述的复合稀土包括如下组分的原料：铷0.25份、铈0.27份、铽0.13份、镥0.15份、铥0.1份和钐0.1份。
一种铝合金的制作工艺，包括如下工序：
1)预热熔炉：预热温度为500～550℃，持续30-60min；
2)制作合金液1：将熔炉温度提升至800-1000℃，投入纯铝锭，待其完全熔化，再依次加入铜、镍熔化，保持30-35min，随后降温至720-800℃，加入锰和铬熔炼50-65min，得到合金液1；
3)制作合金液2：将熔炉温度上升至1250-1400℃，依次加入硅、镍、钼、钛和钒，保持15-20min，升温至1450℃，接着依次加入铁、碳和复合稀土，并同时往熔炉全程通入氮气，保持2-3h，得到合金液2；
4)精炼材料：将合金液2投入精炼炉中，并加入精炼剂，将炉温加热至800-875℃保持2-4h；
5)铸模：倒入模具中，并气冷至600-650℃保持40-60min，再于精炼炉冷却至290-310℃保持20-35min，最后空冷至室温；
6)热处理：将步骤5)中得到的材料加热至530-550℃后，保温20-23min，再投入80℃的热油中冷却，取出后待冷却至室温，并清洗表面，检验尺寸。
作为本发明进一步的技术方案，所述的步骤4)中加入的精炼剂占合金液含量的2.2-2.8％。
作为本发明进一步的技术方案，所述的精炼剂包括如下成分：氯化锂、碳酸钾、福氯酸钾、轻质碳酸钙和氟硅酸钠。
作为本发明进一步的技术方案，所述的步骤6)开始之前可以先在材料表面涂抹厚度不超过0.5mm的石墨粉末。
本发明的有益效果在于：通过该工艺制作出来的铝合金具有高强度、高韧性、高表面质量、耐腐蚀、使用寿命长等特点，并且制作成本降低、加工周期缩短，易于加工组合，提高了产品的质量。
本发明加入的铁、碳、镍等元素辅助在铝合金中形成奥氏体，而钛、铬、锰、钒等元素能够确保晶粒的体积在一定范围内成长而不至于过大，因此能有效改善铝合金的应力性能，消除内应力，提高致密度，因此使得本发明的铝合金具有良好的可塑性和韧性，当经过热处理后能形成一定的马氏体组织，进而提升了强度和硬度，并且上述元素中的锰、铬、镍等元素具有良好的抗锈蚀能力，有效提升了铝合金的耐蚀性与耐热性。
本发明加入的铜元素能提升铝合金的抗氧化性；加入的硅元素可以改善铝合金抗热形变性能，扩大有效工作的温度范围；加入的镁元素可以改善其焊接性能。
本发明加入的复合稀土元素能够调节铝合金在热处理相变的过程中的速率，使其能够在可控范围内，以及改善铝合金的综合性能，诸如摩擦性能、抗冲击性能、韧性、强度、抗腐蚀性、耐热性等能力。
具体实施方式
下面结合相关实施例对本发明的实施方式进行说明，需要指出的是，以下相关实施例仅是为了更好说明本发明本身而举的优选实施例，而本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。
实施例1：一种铝合金，包括如下原料：铝120份、铁5份、镁6份、锰1份、铜4份、碳0.5份、硅3份、铬5份、镍4份、钼0.8份、钒2份、钛3份和复合稀土7份。
每1份所述的复合稀土包括如下组分的原料：铷0.25份、铈0.27份、铽0.13份、镥0.15份、铥0.1份和钐0.1份。
一种铝合金的制作工艺，包括如下工序：
1)预热熔炉：预热温度为550℃，持续45min；
2)制作合金液1：将熔炉温度提升至1000℃，投入纯铝锭，待其完全熔化，再依次加入铜、镍熔化，保持35min，随后降温至800℃，加入锰和铬熔炼55min，得到合金液1；
3)制作合金液2：将熔炉温度上升至1400℃，依次加入硅、镍、钼、钛和钒，保持20min，升温至1450℃，接着依次加入铁、碳和复合稀土，并同时往熔炉全程通入氮气，保持3h，得到合金液2；
4)精炼材料：将合金液2投入精炼炉中，并加入精炼剂，将炉温加热至875℃保持3h；
5)铸模：倒入模具中，并气冷至650℃保持60min，再于精炼炉冷却至310℃保持30min，最后空冷至室温；
6)热处理：将步骤5)中得到的材料加热至550℃后，保温20min，再投入80℃的热油中冷却，取出后待冷却至室温，并清洗表面，检验尺寸。
所述的步骤4)中加入的精炼剂占合金液含量的2.8％。
所述的精炼剂包括如下成分：氯化锂、碳酸钾、福氯酸钾、轻质碳酸钙和氟硅酸钠。
所述的步骤6)开始之前可以先在材料表面涂抹厚度为0.5mm的石墨粉末，该石墨粉末能改善热处理过程中的铝合金的导热效率。
通过上述实施例1制作得到的铝合金材料具有极好的强度、韧性、耐腐蚀能力，并且在摩擦性能、抗冲击性能上较好，焊接性能、延展性、耐热性等方面较为一般，但整体以及个别性能仍优于市面上大多数铝合金产品。
实施例2：一种铝合金，包括如下原料：铝132份、铁4份、镁6份、锰0.5份、铜4份、碳1份、硅2份、铬4份、镍3份、钼1.5份、钒2份、钛4份和复合稀土6份。
每1份所述的复合稀土包括如下组分的原料：铷0.25份、铈0.27份、铽0.13份、镥0.15份、铥0.1份和钐0.1份。
一种铝合金的制作工艺，包括如下工序：
1)预热熔炉：预热温度为500℃，持续30min；
2)制作合金液1：将熔炉温度提升至800℃，投入纯铝锭，待其完全熔化，再依次加入铜、镍熔化，保持30min，随后降温至720℃，加入锰和铬熔炼65min，得到合金液1；
3)制作合金液2：将熔炉温度上升至1300℃，依次加入硅、镍、钼、钛和钒，保持20min，升温至1450℃，接着依次加入铁、碳和复合稀土，并同时往熔炉全程通入氮气，保持2h，得到合金液2；
4)精炼材料：将合金液2投入精炼炉中，并加入精炼剂，将炉温加热至800℃保持3h；
5)铸模：倒入模具中，并气冷至600℃保持40-60min，再于精炼炉冷却至290℃保持20min，最后空冷至室温；
6)热处理：将步骤5)中得到的材料加热至550℃后，保温23min，再投入80℃的热油中冷却，取出后待冷却至室温，并清洗表面，检验尺寸。
所述的步骤4)中加入的精炼剂占合金液含量的2.2％。
所述的精炼剂包括如下成分：氯化锂、碳酸钾、福氯酸钾、轻质碳酸钙和氟硅酸钠。
所述的步骤6)开始之前可以先在材料表面涂抹厚度为0.3mm的石墨粉末，该石墨粉末能改善热处理过程中的铝合金的导热效率。
通过上述实施例2制作得到的铝合金材料具有极好的强度、韧性、耐腐蚀能力，并且焊接性能、延展性、耐热性等方面也尚佳，在摩擦性能、抗冲击性能较为一般，但整体以及个别性能仍优于市面上大多数铝合金产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铝合金，其特征在于，包括如下原料：铝110-134份、铁5-9份、镁3-6份、锰0.5-1份、铜4-6份、碳0.5-1份、硅2-4份、铬4-6份、镍3-5份、钼0.6-1.7份、钒2-3份、钛2-4份和复合稀土5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于，包括如下原料：铝120份、铁5份、镁6份、锰1份、铜4份、碳0.5份、硅3份、铬5份、镍4份、钼0.8份、钒2份、钛3份和复合稀土7份。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于，所述的复合稀土包括如下成分铷、铈、铽、镥、铥和钐。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金，其特征在于，每1份所述的复合稀土包括如下组分的原料：铷0.25份、铈0.27份、铽0.13份、镥0.15份、铥0.1份和钐0.1份。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种铝合金的制作工艺，其特征在于，包括如下工序：
1)预热熔炉：预热温度为500～550℃，持续30-60min；
2)制作合金液1：将熔炉温度提升至800-1000℃，投入纯铝锭，待其完全熔化，再依次加入铜、镍熔化，保持30-35min，随后降温至720-800℃，加入锰和铬熔炼50-65min，得到合金液1；
3)制作合金液2：将熔炉温度上升至1250-1400℃，依次加入硅、镍、钼、钛和钒，保持15-20min，升温至1450℃，接着依次加入铁、碳和复合稀土，并同时往熔炉全程通入氮气，保持2-3h，得到合金液2；
4)精炼材料：将合金液2投入精炼炉中，并加入精炼剂，将炉温加热至800-875℃保持2-4h；
5)铸模：倒入模具中，并气冷至600-650℃保持40-60min，再于精炼炉冷却至290-310℃保持20-35min，最后空冷至室温；
6)热处理：将步骤5)中得到的材料加热至530-550℃后，保温20-23min，再投入80℃的热油中冷却，取出后待冷却至室温，并清洗表面，检验尺寸。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金的制作工艺，其特征在于，所述的步骤4)中加入的精炼剂占合金液含量的2.2-2.8％。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金的制作工艺，其特征在于，所述的精炼剂包括如下成分：氯化锂、碳酸钾、福氯酸钾、轻质碳酸钙和氟硅酸钠。
8.根据权利要求5所述的一种铝合金的制作工艺，其特征在于，所述的步骤6)开始之前可以先在材料表面涂抹厚度不超过0.5mm的石墨粉末。
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