CN111593240A - 一种7系铝合金输电杆塔型材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，所述7系铝合金输电杆塔型材为异型直角结构，所述异型直角结构包括：直角边1和2的角等分线上连接有一延长段3，并在延长段3尾端设有一挡块4；所述7系铝合金输电杆塔型材的所用铝合金成分：Mn0.3‑0.6％，Mg1.5‑2.2％，Zn6.7‑7.2％，B 0.07‑0.08％，Si≤0.1％，Fe≤0.5％，Cu0.2‑0.5％，Cr≤0.3％，Zr≤0.2％，Ti≤0.1％，其余单个杂质元素≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为Al；所述7系铝合金输电杆塔型材的制备方法包括：铸锭准备，铸锭挤压，在线淬火，热处理工艺。

Description

一种7系铝合金输电杆塔型材的制备方法
技术领域
本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种7系铝合金输电杆塔型材的制备方法。
背景技术
目前我国的输电杆塔材料绝大多数为钢材，同时输电杆塔的搭建大多数都在地形条件恶劣的山区，因此，运输难度高，成本居高不下。因此，降低输电杆塔的运输及构件成本是目前急需解决的主要问题。铝合金是广泛应用的材料，且本身密度低，约为钢铁的1/3，如用于制造输电杆塔，必然会极大程度的降低杆塔本身的成本和运输成本。
铝合金杆塔轻量化效果优异，如果实现现有输电铁塔的替代，将会有效降低运输成本，提高安装速度，同时铝合金杆塔美观，绿色环保(铁塔镀锌，对环境有害)。
7系铝合金在Al-Zn-Mg系中属于一种典型的中强度合金，该合金具有良好的塑性加工性能，人工时效后具有适中的强度。7系铝合金用于铝合金杆塔是一种良好的选择。由于一般7系合金挤压加工后在线淬火无法达到理想的固溶处理效果，需要采用离线淬火才能获得较高的强度及其力学性能，而离线淬火会增加制造成本。
为了满足市场对其性能及其他各方面的要求，通过对现有的7系铝合金的配方及其制备工艺进行研究，实现了在线淬火达到离线淬火力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，实现了在线淬火达到离线淬火力学性能。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，所述7系铝合金输电杆塔型材为异型直角结构，所述异型直角结构包括：直角边1和2的角等分线上连接有一延长段3，并在延长段3尾端设有一挡块4；所述7系铝合金输电杆塔型材的所用铝合金成分：Mn0.3-0.6％，Mg1.5-2.2％，Zn6.7-7.2％，B 0.07-0.08％，Si≤0.1％，Fe≤0.5％，Cu0.2-0.5％，Cr≤0.3％，Zr≤0.2％，Ti≤0.1％，其余单个杂质元素≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为Al；所述7系铝合金输电杆塔型材的制备方法：(1)铸锭准备铸锭直径150-350mm，均质工艺：450-480℃，12-16h，空冷；(2)铸锭挤压：挤压筒温度：430-450℃；挤压模具温度：450-470℃；铸锭预热温度：460-480℃；挤压比：10-30，挤压速度：1.0-3.0mm/min；(3)在线淬火：淬火方式为喷淋，水温20-30℃，喷淋速度：直角边1和2为15-25m/s；延长段3和挡块4为10-15m/s；(4)热处理工艺：双级时效，100-120℃，5h，155-170℃，8-12h。
进一步地，所述直角边1和直角边2的长度等长，直径相同。
进一步地，所述直角边1的长度是延长段3的2-3倍，直角边1的直径是延长段3的1.5-2倍。
进一步地，所述7系铝合金输电杆塔型材的所用铝合金成分：Mn0.45％，Mg1.85％，Zn6.95％，B 0.075％，Si0.1％，Fe0.18％，Cu0.2％，Cr0.1％，Zr0.1％，Ti0.08％，其余单个杂质元素≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为Al。
进一步地，喷淋速度：直角边1和2为20m/s；延长段3和挡块4为12.5m/s。
进一步地，热处理工艺：双级时效，110℃，5h，160℃，10h。
本发明具有以下有益效果：
通过合金元素含量设计和双级热处理工艺相结合，有效控制合金中晶粒尺寸、强化相种类及数量，得到一种综合性能优异的铝合金；该铝合金能够替代输电杆塔主架结构钢。CN110284029A公开的组分中5.5-6.5％Zn、1.2-1.9％Mg、0.1-0.3％Mn，本发明中发现，随着Zn和Mn含量的进一步提高，同时搭配B元素的添加，可以进一步提高铝合金的综合性能。
本发明通过对在线淬火和热处理的改性，对不同位置进行不同淬火速度，然后进行热处理之后，能够实现在线淬火达到离线淬火力学性能。
说明书附图
图1为7系铝合金输电杆塔型材的截面示意图。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
实施例1
7系铝合金输电杆塔型材为异型直角结构，所述异型直角结构包括：直角边1和2的角等分线上连接有一延长段3，并在延长段3尾端设有一挡块4；所述直角边1和直角边2的长度等长，直径相同。所述直角边1的长度是延长段3的2倍，直角边1的直径是延长段3的1.5倍。
7系铝合金输电杆塔型材的所用铝合金成分：Mn0.45％，Mg1.85％，Zn6.95％，B0.075％，Si0.1％，Fe0.18％，Cu0.2％，Cr0.1％，Zr0.1％，Ti0.08％，其余单个杂质元素≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为Al。
7系铝合金输电杆塔型材的制备方法：(1)铸锭准备：铸锭直径150-350mm，均质工艺：470℃，14h，空冷；(2)铸锭挤压：挤压筒温度：440℃；挤压模具温度：460℃；铸锭预热温度：470℃；挤压比：20，挤压速度：2.0mm/min；(3)在线淬火：淬火方式为喷淋，水温25℃，喷淋速度：直角边1和2为20m/s；延长段3和挡块4为12.5m/s；(4)热处理工艺：双级时效，110℃，5h，160℃，10h。
对比例1
与实施例1的基本相同，唯有不同的是不加入B。
对比例2
与实施例1的基本相同，唯有不同的是6.2％Zn、1.8％Mg、0.15％Mn，且不加入B。
对比例3
与实施例1的基本相同，唯有不同的是喷淋速度：直角边1和2为12.5m/s；延长段3和挡块4为12.5m/s。
对比例4
与实施例1的基本相同，唯有不同的是热处理工艺：110℃，5h，140℃，10h。
对比例5
与实施例1的基本相同，唯有不同的是热处理工艺：130℃，15h。
对比例6
与实施例1的基本相同，唯有不同的是淬火工艺采用离线淬火工艺。
对实施例1和对比例1-5制得的合金型材，分别对直角1和延长段3，测试力学性能。
Figure BDA0002573164450000051
Figure BDA0002573164450000061
由上述结果可知，本发明中通过提高Zn、Mg、Mn的含量，同时搭配加入B可以有效提高产品的性能，对在线淬火和热处理的改性，对不同位置进行不同淬火速度，然后进行热处理之后，能够实现在线淬火达到离线淬火力学性能。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，其特征在于，所述7系铝合金输电杆塔型材为异型直角结构，所述异型直角结构包括：直角边1和2的角等分线上连接有一延长段3，并在延长段3尾端设有一挡块4；所述7系铝合金输电杆塔型材的所用铝合金成分：Mn0.3-0.6％，Mg1.5-2.2％，Zn6.7-7.2％，B 0.07-0.08％，Si≤0.1％，Fe≤0.5％，Cu0.2-0.5％，Cr≤0.3％，Zr≤0.2％，Ti≤0.1％，其余单个杂质元素≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为Al；所述7系铝合金输电杆塔型材的制备方法：(1)铸锭准备：铸锭直径150-350mm，均质工艺：450-480℃，12-16h，空冷；(2)铸锭挤压：挤压筒温度：430-450℃；挤压模具温度：450-470℃；铸锭预热温度：460-480℃；挤压比：10-30，挤压速度：1.0-3.0mm/min；(3)在线淬火：淬火方式为喷淋，水温20-30℃，喷淋速度：直角边1和2为15-25m/s；延长段3和挡块4为10-15m/s；(4)热处理工艺：双级时效，100-120℃，5h，155-170℃，8-12h。
2.根据权利要求1所述的7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，其特征在于，所述直角边1和直角边2的长度等长，直径相同。
3.根据权利要求1所述的7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，其特征在于，所述直角边1的长度是延长段3的2-3倍，直角边1的直径是延长段3的1.5-2倍。
4.根据权利要求1所述的7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，其特征在于，所述7系铝合金输电杆塔型材的所用铝合金成分：Mn0.45％，Mg1.85％，Zn6.95％，B 0.075％，Si0.1％，Fe0.18％，Cu0.2％，Cr0.1％，Zr0.1％，Ti0.08％，其余单个杂质元素≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为Al。
5.根据权利要求1所述的7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，其特征在于，喷淋速度：直角边1和2为20m/s；延长段3和挡块4为12.5m/s。
6.根据权利要求1所述的7系铝合金输电杆塔型材的制备方法，其特征在于，热处理工艺：双级时效，110℃，5h，160℃，10h。
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