CN113215449B - 一种高耐磨铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨铝合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨铝合金，涉及铝合金领域，包含铝、镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱，其中，镁的质量百分比为0.55%‑0.65%，硅的质量百分比为13.5%‑14.5%，铜的质量百分比为1.35%‑1.55%，铁的质量百分比为0.25%‑0.35%，锰的质量百分比为0.28%‑0.36%，锌的质量百分比为0.26%‑0.32%，铬的质量百分比为0.16%‑0.22%，钛的质量百分比为0.05%‑0.07%，镱的质量百分比为0.12%‑0.14%，钨的质量百分比为0.1%‑0.12%，硼的质量百分比为0.15%‑0.21%，锇的质量百分比为0.18%‑0.22%，铱的质量百分比为0.14%‑0.16%，余量为铝。本发明能够解决现有的铝合金耐磨性能和硬度较低的问题。

Description

一种高耐磨铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金领域，尤其涉及一种高耐磨铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金的密度相较于其他合金而言要小一些，可广泛应用于诸多行业，尤其是对材料的密度有要求的场合。铝合金的耐磨性能和硬度一般低于其他合金，由于其耐磨性能和硬度较低，导致其应用范围受限。
铝硅合金是一种常见的铝合金，铝硅比的变化会对铝硅合金的硬度产生很大的影响。当硅含量在7%以下时，铝硅合金具有良好的延展性，而硅含量超过铝硅共晶点（即硅含量为11.7%）后，合金中硅颗粒明显增加，现有方法通过对铝硅合金进行电化学处理以侵蚀表层铝而保留基体中的硅，以进一步提高其耐磨性和硬度，然而该方法在处理中存在质量不易控制问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高耐磨铝合金及其制备方法，解决现有的铝合金耐磨性能和硬度较低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高耐磨铝合金及其制备方法，所述铝合金包含铝、镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱，其中，镁的质量百分比为0.55%-0.65%，硅的质量百分比为13.5%-14.5%，铜的质量百分比为1.35%-1.55%，铁的质量百分比为0.25%-0.35%，锰的质量百分比为0.28%-0.36%，锌的质量百分比为0.26%-0.32%，铬的质量百分比为0.16%-0.22%，钛的质量百分比为0.05%-0.07%，镱的质量百分比为0.12%-0.14%，钨的质量百分比为0.1%-0.12%，硼的质量百分比为0.15%-0.21%，锇的质量百分比为0.18%-0.22%，铱的质量百分比为0.14%-0.16%，余量为铝。
本发明还提出了一种高耐磨铝合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）在熔炉内加入双零铝、铝-镁中间合金、铝-硅中间合金、铝-铜中间合金、铝-钛-硼中间合金、铝-铁中间合金、铝-锰中间合金、铝-锌中间合金、铝-铬中间合金、铝-镱中间合金、铝-钨中间合金、贵金属锇和贵金属铱，烧铸成锭；
（2）对烧铸成锭的合金进行后处理。
进一步地，所述铝-镁中间合金中镁的质量百分比为10%，所述铝-硅中间合金中硅的质量百分比为40%，所述铝-铜中间合金中铜的质量百分比为10%，所述铝-钛-硼中间合金中钛的质量百分比为2%、硼的质量百分比为6%，所述铝-铁中间合金中铁的质量百分比为5%，所述铝-锰中间合金中锰的质量百分比为5%，所述铝-锌中间合金中锌的质量百分比为5.5%，所述铝-铬中间合金中铬的质量百分比为3.5%，所述铝-镱中间合金中镱的质量百分比为3.5%，所述铝-钨中间合金中钨的质量百分比为2.5%。
进一步地，所述步骤（1）中烧铸成锭时的熔炼温度为830oC。
进一步地，所述步骤（1）中烧铸成锭熔炼时使用氩气旋转喷吹精炼和喷粉精炼协同精炼。
进一步地，所述步骤（2）中采用560oC*10h的均匀化处理。
本发明具有如下有益效果：
本发明的高耐磨铝合金通过在铝合金中添加镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱元素，能显著提高铝合金的耐磨性能，将铝合金的平均摩擦失重降低到0.0723g以下；同时也能显著提高铝合金的硬度，将铝合金的硬度值提高到625HV以上。
具体实施方式
实施例1：
一种高耐磨铝合金，所述铝合金包含铝、镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱，其中，镁的质量百分比为0.55%，硅的质量百分比为13.5%，铜的质量百分比为1.35%，铁的质量百分比为0.25%，锰的质量百分比为0.28%，锌的质量百分比为0.26%，铬的质量百分比为0.16%，钛的质量百分比为0.05%，镱的质量百分比为0.12%，钨的质量百分比为0.1%，硼的质量百分比为0.15%，锇的质量百分比为0.18%，铱的质量百分比为0.14%，余量为铝。
通过以下步骤制备：
（1）在熔炉内加入双零铝、镁的质量百分比为10%的铝-镁中间合金、硅的质量百分比为40%的铝-硅中间合金、铜的质量百分比为10%的铝-铜中间合金、钛的质量百分比为2%、硼的质量百分比为6%的铝-钛-硼中间合金、铁的质量百分比为5%的铝-铁中间合金、锰的质量百分比为5%的铝-锰中间合金、锌的质量百分比为5.5%的铝-锌中间合金、铬的质量百分比为3.5%的铝-铬中间合金、镱的质量百分比为3.5%的铝-镱中间合金、钨的质量百分比为2.5%铝-钨中间合金、贵金属锇和贵金属铱，烧铸成锭。
（2）采用560oC*10h的均匀化处理。得到镁的质量百分比为0.55%，硅的质量百分比为13.5%，铜的质量百分比为1.35%，铁的质量百分比为0.25%，锰的质量百分比为0.28%，锌的质量百分比为0.26%，铬的质量百分比为0.16%，钛的质量百分比为0.05%，镱的质量百分比为0.12%，钨的质量百分比为0.1%，硼的质量百分比为0.15%，锇的质量百分比为0.18%，铱的质量百分比为0.14%的铝合金。对该铝合金进行耐磨性能测试和硬度测试。
得到如下数据：
平均摩擦失重（g） 硬度（HV）
实施例1 0.0721 628
实施例2：
一种高耐磨铝合金，所述铝合金包含铝、镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱，其中，镁的质量百分比为0.6%，硅的质量百分比为14%，铜的质量百分比为1.4%，铁的质量百分比为0.3%，锰的质量百分比为0.32%，锌的质量百分比为0.29%，铬的质量百分比为0.19%，钛的质量百分比为0.06%，镱的质量百分比为0.13%，钨的质量百分比为0.11%，硼的质量百分比为0.18%，锇的质量百分比为0.2%，铱的质量百分比为0.15%，余量为铝。
通过以下步骤制备：
（1）在熔炉内加入双零铝、镁的质量百分比为10%的铝-镁中间合金、硅的质量百分比为40%的铝-硅中间合金、铜的质量百分比为10%的铝-铜中间合金、钛的质量百分比为2%、硼的质量百分比为6%的铝-钛-硼中间合金、铁的质量百分比为5%的铝-铁中间合金、锰的质量百分比为5%的铝-锰中间合金、锌的质量百分比为5.5%的铝-锌中间合金、铬的质量百分比为3.5%的铝-铬中间合金、镱的质量百分比为3.5%的铝-镱中间合金、钨的质量百分比为2.5%铝-钨中间合金、贵金属锇和贵金属铱，烧铸成锭。
（2）采用560oC*10h的均匀化处理。得到镁的质量百分比为0.6%，硅的质量百分比为14%，铜的质量百分比为1.4%，铁的质量百分比为0.3%，锰的质量百分比为0.32%，锌的质量百分比为0.29%，铬的质量百分比为0.19%，钛的质量百分比为0.06%，镱的质量百分比为0.13%，钨的质量百分比为0.11%，硼的质量百分比为0.18%，锇的质量百分比为0.2%，铱的质量百分比为0.15%的铝合金。对该铝合金进行耐磨性能测试和硬度测试。
得到如下数据：
平均摩擦失重（g） 硬度（HV）
实施例2 0.0719 631
实施例3：
一种高耐磨铝合金，所述铝合金包含铝、镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱，其中，镁的质量百分比为0.65%，硅的质量百分比为14.5%，铜的质量百分比为1.55%，铁的质量百分比为0.35%，锰的质量百分比为0.36%，锌的质量百分比为0.32%，铬的质量百分比为0.22%，钛的质量百分比为0.07%，镱的质量百分比为0.14%，钨的质量百分比为0.12%，硼的质量百分比为0.21%，锇的质量百分比为0.22%，铱的质量百分比为0.16%，余量为铝。
通过以下步骤制备：
（1）在熔炉内加入双零铝、镁的质量百分比为10%的铝-镁中间合金、硅的质量百分比为40%的铝-硅中间合金、铜的质量百分比为10%的铝-铜中间合金、钛的质量百分比为2%、硼的质量百分比为6%的铝-钛-硼中间合金、铁的质量百分比为5%的铝-铁中间合金、锰的质量百分比为5%的铝-锰中间合金、锌的质量百分比为5.5%的铝-锌中间合金、铬的质量百分比为3.5%的铝-铬中间合金、镱的质量百分比为3.5%的铝-镱中间合金、钨的质量百分比为2.5%铝-钨中间合金、贵金属锇和贵金属铱，烧铸成锭。
（2）采用560oC*10h的均匀化处理。得到镁的质量百分比为0.65%，硅的质量百分比为14.5%，铜的质量百分比为1.55%，铁的质量百分比为0.35%，锰的质量百分比为0.36%，锌的质量百分比为0.32%，铬的质量百分比为0.22%，钛的质量百分比为0.07%，镱的质量百分比为0.14%，钨的质量百分比为0.12%，硼的质量百分比为0.21%，锇的质量百分比为0.22%，铱的质量百分比为0.16%的铝合金。对该铝合金进行耐磨性能测试和硬度测试。
得到如下数据：
平均摩擦失重（g） 硬度（HV）
实施例3 0.0718 631
本发明的高耐磨铝合金通过在铝合金中添加镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱元素，能显著提高铝合金的耐磨性能，将铝合金的平均摩擦失重降低到0.0723g以下；同时也能显著提高铝合金的硬度，将铝合金的硬度值提高到625HV以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高耐磨铝合金，其特征在于，所述铝合金包含铝、镁、硅、铜、铁、锰、锌、铬、钛、镱、钨、硼、锇和铱，其中，镁的质量百分比为0.55%-0.65%，硅的质量百分比为13.5%-14.5%，铜的质量百分比为1.35%-1.55%，铁的质量百分比为0.25%-0.35%，锰的质量百分比为0.28%-0.36%，锌的质量百分比为0.26%-0.32%，铬的质量百分比为0.16%-0.22%，钛的质量百分比为0.05%-0.07%，镱的质量百分比为0.12%-0.14%，钨的质量百分比为0.1%-0.12%，硼的质量百分比为0.15%-0.21%，锇的质量百分比为0.18%-0.22%，铱的质量百分比为0.14%-0.16%，余量为铝。
2.一种如权利要求1所述的高耐磨铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在熔炉内加入双零铝、铝-镁中间合金、铝-硅中间合金、铝-铜中间合金、铝-钛-硼中间合金、铝-铁中间合金、铝-锰中间合金、铝-锌中间合金、铝-铬中间合金、铝-镱中间合金、铝-钨中间合金、贵金属锇和贵金属铱，烧铸成锭；
（2）对烧铸成锭的合金进行后处理。
3.如权利要求2所述的一种高耐磨铝合金的制备方法，其特征在于，所述铝-镁中间合金中镁的质量百分比为10%，所述铝-硅中间合金中硅的质量百分比为40%，所述铝-铜中间合金中铜的质量百分比为10%，所述铝-钛-硼中间合金中钛的质量百分比为2%、硼的质量百分比为6%，所述铝-铁中间合金中铁的质量百分比为5%，所述铝-锰中间合金中锰的质量百分比为5%，所述铝-锌中间合金中锌的质量百分比为5.5%，所述铝-铬中间合金中铬的质量百分比为3.5%，所述铝-镱中间合金中镱的质量百分比为3.5%，所述铝-钨中间合金中钨的质量百分比为2.5%。
4.如权利要求2所述的一种高耐磨铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中烧铸成锭时的熔炼温度为830℃ 。
5.如权利要求2所述的一种高耐磨铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中烧铸成锭熔炼时使用氩气旋转喷吹精炼和喷粉精炼协同精炼。
6.如权利要求2所述的一种高耐磨铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中采用560℃ *10h的均匀化处理。
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