CN114480932A - 一种高硬度合金铝及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金生产技术领域，具体为一种高硬度合金铝及其生产工艺；所述高硬度合金铝包括合金铝型材基体及通过激光熔注将功能增强剂熔注在其表面的耐磨层；且所述合金铝型材基体由以下重量百分比的组分组成：Fe：0.3～0.5％、Si：0.3～0.4％、Cu：0.002～0.01％、Mn：1.0～1.5％、Mg：0.56～0.95％、Zn：4.5～6.0％、Ti：0.06～0.13％、Ag：0.05～0.32％、Cr：0.05～0.09％、V：0.04～0.08％、Zr：0.05～0.1％、Ni：0.25～0.5％、RE：0.06～1.2％，其余为Al；本发明所生产的合金铝不仅具有较好的硬度高，强度好的优点；还具有较好的抗菌性能，保证了合金铝产品质量的同时也减小了其表面被微生物或细菌侵蚀的几率，从而在一定程度上延长了其使用寿命。

Description

一种高硬度合金铝及其生产工艺
技术领域
本发明涉及铝合金生产技术领域，具体为一种高硬度合金铝及其 生产工艺。
背景技术
合金铝板是在铝板加工过程中加入各种合金元素(主要合金元素 有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等)， 以提高铝板的力学性能以及化学指标。
合金铝一般拥有纯铝板不具有的一些特殊性能，比如：其本身具 有较为优良的力学性能(如：高硬度，高强度等)及化学指标。因此 其被广泛应用在特殊环境中，比如船舶，冰箱，模具，航天器材等领 域。
现有的合金铝虽然具有一定的力学性能，但是其本身的抗菌性能 相对较差，且其力学强度也相对不足，仍需进一步地提高或者改善。 因此，提供一种高硬度合金铝及其生产工艺，成为本领域技术人员亟 待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高硬度合金铝及其生产工艺，所生产 的合金铝不仅具有较好的硬度高，强度好的优点；还具有较好的抗菌 性能，保证了合金铝产品质量的同时也减小了其表面被微生物或细菌 侵蚀的几率，从而在一定程度上延长了其使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高硬度合金铝，所述高硬度合金铝包括合金铝型材基体及通 过激光熔注将功能增强剂熔注在其表面的耐磨层；且所述合金铝型材 基体由以下重量百分比的组分组成：Fe：0.3～0.5％、Si：0.3～0.4％、 Cu：0.002～0.01％、Mn：1.0～1.5％、Mg：0.56～0.95％、Zn：4.5～ 6.0％、Ti：0.06～0.13％、Ag：0.05～0.32％、Cr：0.05～0.09％、V： 0.04～0.08％、Zr：0.05～0.1％、Ni：0.25～0.5％、RE：0.06～1.2％， 其余为Al。
更进一步地，所述RE由钇、镧、镨按质量比1：0.3～0.5：0.2～ 0.35混合制备而成。
更进一步地，所述耐磨层所用功能增强剂的制备方法包括以下步 骤：
Ⅰ、按0.08～0.15g/mL的固液比将无机多孔微粉浸渍在适量的 N，N-二甲基甲酰胺中，超声震荡处理30～50min后对其进行干燥处 理；干将燥处理后的无机多孔微粉保存、备用；
Ⅱ、将干燥后的无机多孔微粉按0.05～0.1g/mL的固液比投入适 量的质量浓度为25～40％的丙烯酰胺水溶液中，然后向其中加入质量 为丙烯酰胺水溶液12～25％的杀菌剂，常温下超声分散20～30min 后补加入质量为丙烯酰胺水溶液0.2～0.35‰的丙烯酸缩水甘油酯， 混合搅拌使其溶解均匀，然后将所得混合液的pH调节至9.5～11.5； 并依次向其中加入质量为丙烯酸缩水甘油酯0.8～1.2倍的过硫酸铵、 0.5～0.75倍的三乙醇胺，经超声分散均匀后，将之在40～50℃的温 度下保温反应5～8h；
Ⅲ、待反应完毕后将其中的无机多孔微粉滤出，然后转入恒温干 燥箱内，并于40～55℃的温度下对其进行干燥处理，所得即为功能 增强剂成品。
更进一步地，所述无机多孔微粉的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、称取适量的粒径为2～4μm的碳化硅微粉，并将之转入球 磨罐中，然后依次向球磨罐中加入质量为碳化硅微粉50～80％的蒸馏 水、0.25～0.4％的分散剂、30～60％浓度为20～30％的氧化铝溶胶、 80～180％的氧化铝磨球，以30～40r/min的转速对罐内的混合粉料进 行球磨处理50～70min；待研磨完毕后，将所得混合浆料保存、备用；
ⅱ、将所得混合浆料转入搅拌设备中进行搅拌处理，然后边搅拌 边向搅拌设备中加入质量为碳化硅微粉8～15％的发泡剂；待混合浆 料发泡完全后，再向其中补加质量为碳化硅微粉0.08～0.15％的电熔 镁砂，混合搅拌40～60min后，将所得浆料注入模具中，25～30h后 对其进行脱模处理；
ⅲ、将脱模后处理后所得的无机坯体置于干燥箱中，并在90～ 100℃的温度下保温干燥处理20～25h；待干燥后，将所得无机胚体 以5～8℃/min的升温速率升温至1300～1500℃，并在此温度下保温 处理20～45h，而后将之自然冷却至室温，所得即为无机多孔微粉成 品。
更进一步地，所述分散剂选用三聚磷酸钠、三聚磷酸铵、六偏磷 酸铵、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵中的任意一种。
更进一步地，所述发泡剂选用十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、 十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
更进一步地，所述杀菌剂选用十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二 烷基二甲基苄基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴 化铵中的任意一种。
一种高硬度合金铝的生产工艺，包括以下步骤：
S1、将固态纯铝投入熔炼炉内进行熔化，使之形成铝熔液；然后 将剩余的各原料投入铝熔液中，经充分混合搅拌后，保温处理20～ 30min；所得混合熔液精炼20～30min，然后对其进行去渣扒灰处理 后进行浇铸，制得合金铝铸锭；
S2、将所得合金铝铸锭进行挤压成型处理，然后将挤压成型后的 合金铝铸锭于320～350℃下保温处理1～3h，而后降温至260～300 ℃，并在此温度下保温处理2～4h，再将之降温至190～210℃，保温 处理5～8h，最后将之水冷至室温后，得到合金铝基体；
S3、将上述所得的合金铝基体进行打磨及清洗处理后进行激光重 熔，经自然冷却至室温，最后经热处理得到合金铝型材基体；其中， 激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为 2.2～2.6mm，扫描速度为5～8mm/s，功率为1.6～2kW；
S4、将清理后合金铝型材基体置于工作台上，采用波长为10.6 μm的CO2激光与TIG电弧共同扫描加热合金铝型材基体表面形成 熔池，并开启送粉器向熔池中注入功能增强剂，待熔池冷却凝固后， 所得即为高硬度合金铝成品；
其中，激光输出功率1.5～3kW，扫描速度2～5mm/s，激光束光 斑直径2～4mm，采用同轴氩气对熔池进行保护；TIG电弧采用交流 电，电流70～100A，TIG保护气流量4～6L/h，TIG枪倾角为30～ 80°，TIG枪倾角为TIG焊枪轴线与铝或合金铝的夹角。
更进一步地，所述步骤S3中热处理的工序为：将激光重熔后冷 却至室温的合金铝基体升温至120～135℃，保温处理40～50min，然 后升温至145～160℃，保温处理50～60min；后经水冷至室温后将其 温度降温至-35～-20℃，并在此温度下保温处理25～40min，最后在 105～120℃的温度下保温处理3～5h，即完成了热处理工序。
更进一步地，所述步骤S4中送粉器的送粉位置采用后送粉，送 粉率为130～140mg/s，送粉角为30～35°，送粉载气流量为7～9L/h， 送粉角为送粉器轴线与铝或合金铝的夹角。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中以碳化硅微粉、分散剂、氧化铝溶胶及发泡剂等为 原料，通过特定的工艺制备出具有多孔结构的无机多孔微粉。由于无 机多孔微粉表面本身具有丰富的孔洞结构，使得其具有较大的比表面 积。然后以无机多孔微粉为原料，通过将之浸渍在N，N-二甲基甲酰 胺中对其进行前处理，再将之浸渍在含有丙烯酸缩水甘油酯、杀菌剂 的丙烯酰胺水溶液，经超声分散处理后，杀菌剂能均匀地分散在无机 多孔微粉的孔隙中，在过硫酸铵及三乙醇胺的协同配合下，使得无机 多孔微粉的表面接枝有相当丰富的大分子有机物，从而实现了对滞留 在无机多孔微粉表面及其内壁中的杀菌剂的“封堵”，有效地增强了 无机多孔微粉的杀菌性能。另外，由于所制备的无机多孔微粉是以碳 化硅等为原料，使得其本身也具有较好的耐高温性能及耐磨性能。
2、本发明中以Ag为原料，能有效地增强所生产的合金铝的杀 菌性能。同时Ag与滞留在无机多孔微粉表面的杀菌剂之间相互协同， 使得所生产的合金铝的杀菌性能得到进一步地提高，在一定程度上延 长了其使用寿命。另外，本发明中以RE、Zr、Cu、Cr和V等为原料， 使得所制备的合金铝还具有较为优秀的力学性能，有效地保证了其品 质与质量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发 明保护的范围。
实施例1
一种高硬度合金铝，高硬度合金铝包括合金铝型材基体及通过激 光熔注将功能增强剂熔注在其表面的耐磨层；且合金铝型材基体由以 下重量百分比的组分组成：Fe：0.3％、Si：0.3％、Cu：0.002％、Mn： 1.0％、Mg：0.56％、Zn：4.5％、Ti：0.06％、Ag：0.05％、Cr：0.05％、 V：0.04％、Zr：0.05％、Ni：0.25％、RE：0.06％，其余为Al。
RE由钇、镧、镨按质量比1：0.3：0.2混合制备而成。
耐磨层所用功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按0.08g/mL的固液比将无机多孔微粉浸渍在适量的N，N- 二甲基甲酰胺中，超声震荡处理30min后对其进行干燥处理；干将燥 处理后的无机多孔微粉保存、备用；
Ⅱ、将干燥后的无机多孔微粉按0.05g/mL的固液比投入适量的 质量浓度为25％的丙烯酰胺水溶液中，然后向其中加入质量为丙烯酰 胺水溶液12％的杀菌剂，常温下超声分散20min后补加入质量为丙烯 酰胺水溶液0.2‰的丙烯酸缩水甘油酯，混合搅拌使其溶解均匀，然 后将所得混合液的pH调节至9.5；并依次向其中加入质量为丙烯酸 缩水甘油酯0.8倍的过硫酸铵、0.5倍的三乙醇胺，经超声分散均匀 后，将之在40℃的温度下保温反应5h；
Ⅲ、待反应完毕后将其中的无机多孔微粉滤出，然后转入恒温干 燥箱内，并于40℃的温度下对其进行干燥处理，所得即为功能增强 剂成品。
无机多孔微粉的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、称取适量的粒径为2μm的碳化硅微粉，并将之转入球磨罐 中，然后依次向球磨罐中加入质量为碳化硅微粉50％的蒸馏水、0.25％ 的三聚磷酸钠、30％浓度为20％的氧化铝溶胶、80％的氧化铝磨球， 以30r/min的转速对罐内的混合粉料进行球磨处理50min；待研磨完 毕后，将所得混合浆料保存、备用；
ⅱ、将所得混合浆料转入搅拌设备中进行搅拌处理，然后边搅拌 边向搅拌设备中加入质量为碳化硅微粉8％的十二烷基硫酸钠；待混 合浆料发泡完全后，再向其中补加质量为碳化硅微粉0.08％的电熔镁 砂，混合搅拌40min后，将所得浆料注入模具中，25h后对其进行脱 模处理；
ⅲ、将脱模后处理后所得的无机坯体置于干燥箱中，并在90℃ 的温度下保温干燥处理20h；待干燥后，将所得无机胚体以5℃/min 的升温速率升温至1300℃，并在此温度下保温处理20h，而后将之自 然冷却至室温，所得即为无机多孔微粉成品。
一种高硬度合金铝的生产工艺，包括以下步骤：
S1、将固态纯铝投入熔炼炉内进行熔化，使之形成铝熔液；然后 将剩余的各原料投入铝熔液中，经充分混合搅拌后，保温处理20min； 所得混合熔液精炼20min，然后对其进行去渣扒灰处理后进行浇铸， 制得合金铝铸锭；
S2、将所得合金铝铸锭进行挤压成型处理，然后将挤压成型后的 合金铝铸锭于320℃下保温处理1h，而后降温至260℃，并在此温度 下保温处理2h，再将之降温至190℃，保温处理5h，最后将之水冷 至室温后，得到合金铝基体；
S3、将上述所得的合金铝基体进行打磨及清洗处理后进行激光重 熔，经自然冷却至室温，最后经热处理得到合金铝型材基体；其中， 激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为 2.2mm，扫描速度为5mm/s，功率为1.6kW；
S4、将清理后合金铝型材基体置于工作台上，采用波长为10.6 μm的CO2激光与TIG电弧共同扫描加热合金铝型材基体表面形成 熔池，并开启送粉器向熔池中注入功能增强剂，待熔池冷却凝固后， 所得即为高硬度合金铝成品；
其中，激光输出功率1.5kW，扫描速度2mm/s，激光束光斑直径 2mm，采用同轴氩气对熔池进行保护；TIG电弧采用交流电，电流 70A，TIG保护气流量4L/h，TIG枪倾角为30°，TIG枪倾角为TIG 焊枪轴线与铝或合金铝的夹角。
步骤S3中热处理的工序为：将激光重熔后冷却至室温的合金铝 基体升温至120℃，保温处理40min，然后升温至145℃，保温处理 50min；后经水冷至室温后将其温度降温至-35℃，并在此温度下保温 处理25min，最后在105℃的温度下保温处理3h，即完成了热处理工 序。
步骤S4中送粉器的送粉位置采用后送粉，送粉率为130mg/s， 送粉角为30°，送粉载气流量为7L/h，送粉角为送粉器轴线与铝或 合金铝的夹角。
实施例2
所述高硬度合金铝的生产工艺与实施例1所提供的技术方案大 致相似，两者主要的区别如下：
合金铝型材基体由以下重量百分比的组分组成：Fe：0.4％、Si： 0.35％、Cu：0.006％、Mn：1.2％、Mg：0.78％、Zn：5.2％、Ti：0.1％、 Ag：0.22％、Cr：0.07％、V：0.06％、Zr：0.08％、Ni：0.4％、RE： 1％，其余为Al。
RE由钇、镧、镨按质量比1：0.4：0.3混合制备而成。
耐磨层所用功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按0.12g/mL的固液比将无机多孔微粉浸渍在适量的N，N- 二甲基甲酰胺中，超声震荡处理40min后对其进行干燥处理；干将燥 处理后的无机多孔微粉保存、备用；
Ⅱ、将干燥后的无机多孔微粉按0.08g/mL的固液比投入适量的 质量浓度为35％的丙烯酰胺水溶液中，然后向其中加入质量为丙烯酰 胺水溶液20％的杀菌剂，常温下超声分散25min后补加入质量为丙烯 酰胺水溶液0.3‰的丙烯酸缩水甘油酯，混合搅拌使其溶解均匀，然 后将所得混合液的pH调节至10.5；并依次向其中加入与丙烯酸缩水 甘油酯等质量的过硫酸铵、0.65倍的三乙醇胺，经超声分散均匀后， 将之在45℃的温度下保温反应6h；
Ⅲ、待反应完毕后将其中的无机多孔微粉滤出，然后转入恒温干 燥箱内，并于50℃的温度下对其进行干燥处理，所得即为功能增强 剂成品。
无机多孔微粉的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、称取适量的粒径为3μm的碳化硅微粉，并将之转入球磨罐 中，然后依次向球磨罐中加入质量为碳化硅微粉65％的蒸馏水、0.32％ 的三聚磷酸铵、45％浓度为25％的氧化铝溶胶、120％的氧化铝磨球， 以35r/min的转速对罐内的混合粉料进行球磨处理60min；待研磨完 毕后，将所得混合浆料保存、备用；
ⅱ、将所得混合浆料转入搅拌设备中进行搅拌处理，然后边搅拌 边向搅拌设备中加入质量为碳化硅微粉12％的十二烷基硫酸铵；待混 合浆料发泡完全后，再向其中补加质量为碳化硅微粉0.12％的电熔镁 砂，混合搅拌50min后，将所得浆料注入模具中，28h后对其进行脱 模处理；
ⅲ、将脱模后处理后所得的无机坯体置于干燥箱中，并在95℃ 的温度下保温干燥处理23h；待干燥后，将所得无机胚体以6℃/min 的升温速率升温至1400℃，并在此温度下保温处理35h，而后将之自 然冷却至室温，所得即为无机多孔微粉成品。
激光输出功率2kW，扫描速度3mm/s，激光束光斑直径3mm， 采用同轴氩气对熔池进行保护；TIG电弧采用交流电，电流85A，TIG 保护气流量5L/h，TIG枪倾角为50°，TIG枪倾角为TIG焊枪轴线 与铝或合金铝的夹角。
步骤S3中热处理的工序为：将激光重熔后冷却至室温的合金铝 基体升温至130℃，保温处理45min，然后升温至155℃，保温处理 55min；后经水冷至室温后将其温度降温至-25℃，并在此温度下保温 处理35min，最后在110℃的温度下保温处理4h，即完成了热处理工 序。
步骤S4中送粉器的送粉位置采用后送粉，送粉率为135mg/s， 送粉角为32°，送粉载气流量为8L/h，送粉角为送粉器轴线与铝或 合金铝的夹角。
实施例3
所述高硬度合金铝的生产工艺与实施例1所提供的技术方案大 致相似，两者主要的区别如下：
合金铝型材基体由以下重量百分比的组分组成：Fe：0.5％、Si： 0.4％、Cu：0.01％、Mn：1.5％、Mg：0.95％、Zn：6.0％、Ti：0.13％、Ag：0.32％、Cr：0.09％、V：0.08％、Zr：0.1％、Ni：0.5％、RE： 1.2％，其余为Al。
RE由钇、镧、镨按质量比1：0.3～0.5：0.2～0.35混合制备而成。
耐磨层所用功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按0.15g/mL的固液比将无机多孔微粉浸渍在适量的N，N- 二甲基甲酰胺中，超声震荡处理50min后对其进行干燥处理；干将燥 处理后的无机多孔微粉保存、备用；
Ⅱ、将干燥后的无机多孔微粉按0.1g/mL的固液比投入适量的质 量浓度为40％的丙烯酰胺水溶液中，然后向其中加入质量为丙烯酰胺 水溶液25％的杀菌剂，常温下超声分散30min后补加入质量为丙烯酰 胺水溶液0.35‰的丙烯酸缩水甘油酯，混合搅拌使其溶解均匀，然后 将所得混合液的pH调节至11.5；并依次向其中加入质量为丙烯酸缩 水甘油酯1.2倍的过硫酸铵、0.75倍的三乙醇胺，经超声分散均匀后， 将之在50℃的温度下保温反应8h；
Ⅲ、待反应完毕后将其中的无机多孔微粉滤出，然后转入恒温干 燥箱内，并于55℃的温度下对其进行干燥处理，所得即为功能增强 剂成品。
无机多孔微粉的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、称取适量的粒径为4μm的碳化硅微粉，并将之转入球磨罐 中，然后依次向球磨罐中加入质量为碳化硅微粉80％的蒸馏水、0.4％ 的六偏磷酸铵、60％浓度为30％的氧化铝溶胶、180％的氧化铝磨球， 以40r/min的转速对罐内的混合粉料进行球磨处理70min；待研磨完 毕后，将所得混合浆料保存、备用；
ⅱ、将所得混合浆料转入搅拌设备中进行搅拌处理，然后边搅拌 边向搅拌设备中加入质量为碳化硅微粉15％的十二烷基苯磺酸钠；待 混合浆料发泡完全后，再向其中补加质量为碳化硅微粉0.15％的电熔 镁砂，混合搅拌60min后，将所得浆料注入模具中，30h后对其进行 脱模处理；
ⅲ、将脱模后处理后所得的无机坯体置于干燥箱中，并在100℃ 的温度下保温干燥处理25h；待干燥后，将所得无机胚体以8℃/min 的升温速率升温至1500℃，并在此温度下保温处理45h，而后将之自 然冷却至室温，所得即为无机多孔微粉成品。
激光输出功率3kW，扫描速度5mm/s，激光束光斑直径4mm， 采用同轴氩气对熔池进行保护；TIG电弧采用交流电，电流100A， TIG保护气流量6L/h，TIG枪倾角为80°，TIG枪倾角为TIG焊枪 轴线与铝或合金铝的夹角。
步骤S3中热处理的工序为：将激光重熔后冷却至室温的合金铝 基体升温至135℃，保温处理50min，然后升温至160℃，保温处理 60min；后经水冷至室温后将其温度降温至-20℃，并在此温度下保温 处理40min，最后在120℃的温度下保温处理5h，即完成了热处理工 序。
步骤S4中送粉器的送粉位置采用后送粉，送粉率为140mg/s， 送粉角为35°，送粉载气流量为9L/h，送粉角为送粉器轴线与铝或 合金铝的夹角。
对比例1：本实施例与实施例1的主要区别在于：所制备的高硬 度合金铝中不含Ag。
对比例2：本实施例与实施例1的主要区别在于：所制备的高硬 度合金铝中不含耐磨层。
性能测试
分别将实施例1～3及对比例1～2生产的高硬度合金铝进行如下 性能检测：
1、力学性能检测：
依据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验 方法》规定对实施例和对比例铝合金进行室温拉伸实验。
2、抗菌性能检测：
根据“JIS Z 2801-2000《抗菌加工制品－抗菌性试验方法和抗菌效果》、 GB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能实验方法和抗菌效果》”等相关标准规 定，定量测试了对比例1～2及实施例1～3所提供的高硬度合金铝对常见感 染菌大肠杆菌作用后的杀菌率。其中杀菌率的计算公式为：
杀菌率(％)＝[(对照铝合金样品活菌数-抗菌铝合金活菌数)/对 照铝合金样品活菌数]×100，
对照铝合金样品活菌数是对比例样品上进行细菌培养后的活菌 数，抗菌铝合金活菌数是指抗菌铝合金上进行细菌培养后的活菌数。
并将所得测试数据记录于下表：
Figure BDA0003479115820000141
Figure BDA0003479115820000151
通过对比及分析表中的相关数据可知，本发明所生产的合金铝不 仅具有较好的硬度高，强度好的优点；还具有较好的抗菌性能，保证 了合金铝产品质量的同时也减小了其表面被微生物或细菌侵蚀的几 率，从而在一定程度上延长了其使用寿命。由此表明本发明所加工的 高硬度合金铝产品具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体 示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材 料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书 中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而 且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个 实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实 施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实 施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说 明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和 实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发 明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种高硬度合金铝，其特征在于，所述高硬度合金铝包括合金铝型材基体及通过激光熔注将功能增强剂熔注在其表面的耐磨层；且所述合金铝型材基体由以下重量百分比的组分组成：Fe：0.3～0.5％、Si：0.3～0.4％、Cu：0.002～0.01％、Mn：1.0～1.5％、Mg：0.56～0.95％、Zn：4.5～6.0％、Ti：0.06～0.13％、Ag：0.05～0.32％、Cr：0.05～0.09％、V：0.04～0.08％、Zr：0.05～0.1％、Ni：0.25～0.5％、RE：0.06～1.2％，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度合金铝，其特征在于：所述RE由钇、镧、镨按质量比1：0.3～0.5：0.2～0.35混合制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度合金铝，其特征在于，所述耐磨层所用功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按0.08～0.15g/mL的固液比将无机多孔微粉浸渍在适量的N，N-二甲基甲酰胺中，超声震荡处理30～50min后对其进行干燥处理；干将燥处理后的无机多孔微粉保存、备用；
Ⅱ、将干燥后的无机多孔微粉按0.05～0.1g/mL的固液比投入适量的质量浓度为25～40％的丙烯酰胺水溶液中，然后向其中加入质量为丙烯酰胺水溶液12～25％的杀菌剂，常温下超声分散20～30min后补加入质量为丙烯酰胺水溶液0.2～0.35‰的丙烯酸缩水甘油酯，混合搅拌使其溶解均匀，然后将所得混合液的pH调节至9.5～11.5；并依次向其中加入质量为丙烯酸缩水甘油酯0.8～1.2倍的过硫酸铵、0.5～0.75倍的三乙醇胺，经超声分散均匀后，将之在40～50℃的温度下保温反应5～8h；
Ⅲ、待反应完毕后将其中的无机多孔微粉滤出，然后转入恒温干燥箱内，并于40～55℃的温度下对其进行干燥处理，所得即为功能增强剂成品。
4.根据权利要求3所述的一种高硬度合金铝，其特征在于，所述无机多孔微粉的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、称取适量的粒径为2～4μm的碳化硅微粉，并将之转入球磨罐中，然后依次向球磨罐中加入质量为碳化硅微粉50～80％的蒸馏水、0.25～0.4％的分散剂、30～60％浓度为20～30％的氧化铝溶胶、80～180％的氧化铝磨球，以30～40r/min的转速对罐内的混合粉料进行球磨处理50～70min；待研磨完毕后，将所得混合浆料保存、备用；
ⅱ、将所得混合浆料转入搅拌设备中进行搅拌处理，然后边搅拌边向搅拌设备中加入质量为碳化硅微粉8～15％的发泡剂；待混合浆料发泡完全后，再向其中补加质量为碳化硅微粉0.08～0.15％的电熔镁砂，混合搅拌40～60min后，将所得浆料注入模具中，25～30h后对其进行脱模处理；
ⅲ、将脱模后处理后所得的无机坯体置于干燥箱中，并在90～100℃的温度下保温干燥处理20～25h；待干燥后，将所得无机胚体以5～8℃/min的升温速率升温至1300～1500℃，并在此温度下保温处理20～45h，而后将之自然冷却至室温，所得即为无机多孔微粉成品。
5.根据权利要求4所述的一种高硬度合金铝，其特征在于：所述分散剂选用三聚磷酸钠、三聚磷酸铵、六偏磷酸铵、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵中的任意一种。
6.根据权利要求4所述的一种高硬度合金铝，其特征在于：所述发泡剂选用十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
7.根据权利要求3所述的一种高硬度合金铝，其特征在于：所述杀菌剂选用十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的任意一种。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的一种高硬度合金铝的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将固态纯铝投入熔炼炉内进行熔化，使之形成铝熔液；然后将剩余的各原料投入铝熔液中，经充分混合搅拌后，保温处理20～30min；所得混合熔液精炼20～30min，然后对其进行去渣扒灰处理后进行浇铸，制得合金铝铸锭；
S2、将所得合金铝铸锭进行挤压成型处理，然后将挤压成型后的合金铝铸锭于320～350℃下保温处理1～3h，而后降温至260～300℃，并在此温度下保温处理2～4h，再将之降温至190～210℃，保温处理5～8h，最后将之水冷至室温后，得到合金铝基体；
S3、将上述所得的合金铝基体进行打磨及清洗处理后进行激光重熔，经自然冷却至室温，最后经热处理得到合金铝型材基体；其中，激光重熔的工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为2.2～2.6mm，扫描速度为5～8mm/s，功率为1.6～2kW；
S4、将清理后合金铝型材基体置于工作台上，采用波长为10.6μm的CO2激光与TIG电弧共同扫描加热合金铝型材基体表面形成熔池，并开启送粉器向熔池中注入功能增强剂，待熔池冷却凝固后，所得即为高硬度合金铝成品；
其中，激光输出功率1.5～3kW，扫描速度2～5mm/s，激光束光斑直径2～4mm，采用同轴氩气对熔池进行保护；TIG电弧采用交流电，电流70～100A，TIG保护气流量4～6L/h，TIG枪倾角为30～80°，TIG枪倾角为TIG焊枪轴线与铝或合金铝的夹角。
9.根据权利要求8所述的一种高硬度合金铝，其特征在于，所述步骤S3中热处理的工序为：将激光重熔后冷却至室温的合金铝基体升温至120～135℃，保温处理40～50min，然后升温至145～160℃，保温处理50～60min；后经水冷至室温后将其温度降温至-35～-20℃，并在此温度下保温处理25～40min，最后在105～120℃的温度下保温处理3～5h，即完成了热处理工序。
10.根据权利要求8所述的一种高硬度合金铝，其特征在于：所述步骤S4中送粉器的送粉位置采用后送粉，送粉率为130～140mg/s，送粉角为30～35°，送粉载气流量为7～9L/h，送粉角为送粉器轴线与铝或合金铝的夹角。
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