CN114892048A - 一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法，材料成分配比为：Si的质量分数为1.25‑1.3%；Mg的质量分数为0.75‑0.8%；Mn的质量分数为0.50‑0.55%；Cu的质量分数为0.40‑0.45%；Ti的质量分数为0.005‑0.01%；Fe的质量分数为0.1‑0.15%；Cr的质量分数为0.16‑0.21%；Sc的质量分数为0.02‑0.05%；余量为Al。本发明所涉及的铝型材在铸造时，采用了低铜无锌的材料成分进行铸棒的铸造，同时，材料成分中的镁和硅能形成Mg2Si金属间化合物，而过剩的Si、CuAl2和MnAl6，在挤压成型的过程中，上述金属间化合物将固溶于铝基体中，提高了铝合金的强度。
Description
技术领域
本发明涉及铝型材加工相关技术领域，尤其涉及一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法。
背景技术
目前铝型材在铸造时通常通过加入大量的铜或锌提高强度，铜价格是镁的二倍以上，而且不耐腐蚀，因此增大了铝型材的成本，并且降低了铝型材的耐腐蚀性能，同时，目前当铝型材完成挤压成型后，还需要进行额外的固溶强化操作，从而增加了铝型材生产的工序，从而降低了铝型材挤压成型的效率，同时现有的铝型材强度较低，铝型材中的铝基体的颗粒度较大，并且现有的当铝型材在挤压成型操作时，当在进行铝型材的冷却时，通常通过风冷的方式进行冷却，这种冷却方式效率较低，同时随着冷却时间的延长，铝型材中的晶粒过分长大，因此导致铝型材的强度较低。而现有的也有采用水冷的方式，而在铝型材冷却时，是直接将铝型材置于冷却水中，这种方式在进行冷却时，前期由于铝型材和冷却水之间存在着较大的温度差，因此热传导速度较快，而当冷却进行一段时间后，也就是说，当降温至终段时，由于水温的升高，导致铝型材的冷却速度降低，从而延长了水冷的时间，进而对型材的强度造成一定的影响。
发明内容
本发明提供了一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法，以解决上述现有技术的不足，所涉及的铝型材在铸造时，采用了低铜无锌的材料成分进行铸棒的铸造，同时，材料成分中的镁和硅能够形成Mg2Si金属间化合物，而过剩的Si、CuAl2和MnAl6，在挤压成型的过程中，上述金属间化合物将固溶于铝基体中，并且该制备方法还通过稳定时效和分级时效两种方式，从而使得上述的金属间化合物第二相完全脱溶于晶界中，从而显著地提升了铝型材的强度，并且该铝型材中的铝基体基本晶粒为80-100μm，从而通过细晶强化的方式显著地提高了铝型材的强度。具有较强的实用性。
为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：
一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法，材料成分配比为：
Si的质量分数为1.25-1.3%；
Mg的质量分数为0.75-0.8%；
Mn的质量分数为0.50-0.55%；
Cu的质量分数为0.40-0.45%；
Ti的质量分数为0.005-0.01%；
Fe的质量分数为0.1-0.15%；
Cr的质量分数为0.16-0.21%；
Sc的质量分数为0.02-0.05%；
余量为Al。
进一步地，步骤1，将质量分数为1.25-1.3%的Si，质量分数为0.75-0.8%的Mg，质量分数为0.50-0.55%的Mn，质量分数为0.40-0.45%的Cu，质量分数为0.005-0.01%的Ti，质量分数为0.1-0.15%的Fe，质量分数为0.16-0.21%的Cr，质量分数为0.02-0.05%的Sc，及余量为铝的材料加入熔炼炉中，熔炼时进行搅拌与扒渣处理；
步骤2，将精炼剂置于喷粉器内通过氮气吹入熔炼炉内，并进行铝液的精炼；
步骤3，对步骤2所得精炼铝液进行浇铸，并得到铸棒；
步骤4，对步骤3中所得铸棒在均质炉内进行均质；
步骤5，对步骤4中所得的均质后的铸棒先通过风冷再通过水冷的方式进行冷却；
步骤6，对步骤5所得的铸棒先通过多棒炉进行加热，再通过工频炉进行再次的加热；
步骤7，对步骤6所得的铸棒进行挤压成型；
步骤8，对步骤7所得的铝型材进行水冷；
步骤9，对步骤8所得的铝型材进行时效；
步骤10，对步骤9所得的铝型材进行分级时效。
进一步地，步骤1中熔炼温度为900℃-970℃。
进一步地，步骤2中精炼温度为730℃-760℃。
进一步地，步骤4中在进行均质时，均质温度为560℃，保温时间为8小时，接着通过风冷的方式进行冷却，且将铸棒的温度冷却至200℃以下，再通过水冷的方式冷却4-6小时。
进一步地，步骤6中多棒炉的加热温度为480℃，工频炉对铸棒的加热温度为530℃。
进一步地，步骤7中挤压成型的速度为1.8mm/s。
进一步地，步骤9中在进行时效时，时效温度为120℃，时效时间为2小时，时效后自然冷却。
进一步地，步骤10中在进行分级时效时，先进行第一段时效，时效温度为150℃，时效时间为4小时，再进行第二段时效，时效温度为170℃，时效时间为4小时，分级时效完成后进行快速风冷。
进一步地，步骤8通过水冷装置进行铝型材的冷却。
上述技术方案的优点在于：
本发明所涉及的铝型材在铸造时，采用了低铜无锌的材料成分进行铸棒的铸造，同时，材料成分中的镁和硅能够形成Mg2Si金属间化合物，而过剩的Si、CuAl2和MnAl6，在挤压成型的过程中，上述金属间化合物将固溶于铝基体中，并且该制备方法还通过稳定时效和分级时效两种方式，从而使得上述的金属间化合物第二相完全脱溶于晶界中，从而显著地提升了铝型材的强度，并且该铝型材中的铝基体基本晶粒为80-100μm，从而通过细晶强化的方式显著地提高了铝型材的强度。同时本发明还采用直喷冷却的方式进行铝型材挤压成形后的冷却，进而缩短了冷却的时间，同时提高了冷却的效率，同时还提高了铝型材的强度，具有较强的实用性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步的详细描述。
图1示出了铝型材制备的流程图。
图2示出了水冷装置的立体结构图一。
图3示出了水冷装置的立体结构图二。
图4示出了A处放大图。
图5示出了水冷构件的立体结构图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法，材料成分配比为：
Si的质量分数为1.25%；
Mg的质量分数为0.75%；
Mn的质量分数为0.50%；
Cu的质量分数为0.40%；
Ti的质量分数为0.005%；
Fe的质量分数为0.1%；
Cr的质量分数为0.16%；
Sc的质量分数为0.02%；
余量为Al。
其制备方法如下所述，步骤1，将质量分数为1.25-1.3%的Si，质量分数为0.75-0.8%的Mg，质量分数为0.50-0.55%的Mn，质量分数为0.40-0.45%的Cu，质量分数为0.005-0.01%的Ti，质量分数为0.1-0.15%的Fe，质量分数为0.16-0.21%的Cr，质量分数为0.02-0.05%的Sc，及余量为铝的材料加入熔炼炉中，熔炼时进行搅拌与扒渣处理，熔炼温度为900℃-970℃。
步骤2，将精炼剂置于喷粉器内通过氮气吹入熔炼炉内，并进行铝液的精炼，精炼温度为730℃-760℃。
步骤3，对步骤2所得精炼铝液进行浇铸，并得到铸棒；
步骤4，对步骤3中所得铸棒在均质炉内进行均质，在进行均质时，均质温度为560℃，保温时间为8小时。
步骤5，对步骤4中所得的均质后的铸棒先通过风冷再通过水冷的方式进行冷却，先通过风冷的方式进行冷却，且将铸棒的温度冷却至200℃以下，再通过水冷的方式冷却4-6小时。
步骤6，对步骤5所得的铸棒先通过多棒炉进行加热，再通过工频炉进行再次的加热，其中，多棒炉的加热温度为480℃，工频炉对铸棒的加热温度为530℃。
步骤7，对步骤6所得的铸棒进行挤压成型，挤压成型的速度为1.8mm/s。
步骤8，对步骤7所得的铝型材进行水冷，通过水冷装置进行铝型材的冷却。
步骤9，对步骤8所得的铝型材进行时效，在进行时效时，时效温度为120℃，时效时间为2小时，时效后自然冷却。
步骤10，对步骤9所得的铝型材进行分级时效，在进行分级时效时，先进行第一段时效，时效温度为150℃，时效时间为4小时，再进行第二段时效，时效温度为170℃，时效时间为4小时，分级时效完成后进行快速风冷。
实施例2
如图1所示，一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法，材料成分配比为：
Si的质量分数为1.275%；
Mg的质量分数为0.775%；
Mn的质量分数为0.525%；
Cu的质量分数为0.425%；
Ti的质量分数为0.0075%；
Fe的质量分数为0.125%；
Cr的质量分数为0.185%；
Sc的质量分数为0.035%；
余量为Al。
其制备方法如下所述，步骤1，将质量分数为1.25-1.3%的Si，质量分数为0.75-0.8%的Mg，质量分数为0.50-0.55%的Mn，质量分数为0.40-0.45%的Cu，质量分数为0.005-0.01%的Ti，质量分数为0.1-0.15%的Fe，质量分数为0.16-0.21%的Cr，质量分数为0.02-0.05%的Sc，及余量为铝的材料加入熔炼炉中，熔炼时进行搅拌与扒渣处理，熔炼温度为900℃-970℃。
步骤2，将精炼剂置于喷粉器内通过氮气吹入熔炼炉内，并进行铝液的精炼，精炼温度为730℃-760℃。
步骤3，对步骤2所得精炼铝液进行浇铸，并得到铸棒；
步骤4，对步骤3中所得铸棒在均质炉内进行均质，在进行均质时，均质温度为560℃，保温时间为8小时。
步骤5，对步骤4中所得的均质后的铸棒先通过风冷再通过水冷的方式进行冷却，先通过风冷的方式进行冷却，且将铸棒的温度冷却至200℃以下，再通过水冷的方式冷却4-6小时。
步骤6，对步骤5所得的铸棒先通过多棒炉进行加热，再通过工频炉进行再次的加热，其中，多棒炉的加热温度为480℃，工频炉对铸棒的加热温度为530℃。
步骤7，对步骤6所得的铸棒进行挤压成型，挤压成型的速度为1.8mm/s。
步骤8，对步骤7所得的铝型材进行水冷，通过水冷装置进行铝型材的冷却。
步骤9，对步骤8所得的铝型材进行时效，在进行时效时，时效温度为120℃，时效时间为2小时，时效后自然冷却。
步骤10，对步骤9所得的铝型材进行分级时效，在进行分级时效时，先进行第一段时效，时效温度为150℃，时效时间为4小时，再进行第二段时效，时效温度为170℃，时效时间为4小时，分级时效完成后进行快速风冷。
实施例3
如图1所示，一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法，材料成分配比为：
Si的质量分数为1.3%；
Mg的质量分数为0.8%；
Mn的质量分数为0.55%；
Cu的质量分数为0.45%；
Ti的质量分数为0.01%；
Fe的质量分数为0.15%；
Cr的质量分数为0.21%；
Sc的质量分数为0.05%；
余量为Al。
其制备方法如下所述，步骤1，将质量分数为1.25-1.3%的Si，质量分数为0.75-0.8%的Mg，质量分数为0.50-0.55%的Mn，质量分数为0.40-0.45%的Cu，质量分数为0.005-0.01%的Ti，质量分数为0.1-0.15%的Fe，质量分数为0.16-0.21%的Cr，质量分数为0.02-0.05%的Sc，及余量为铝的材料加入熔炼炉中，熔炼时进行搅拌与扒渣处理，熔炼温度为900℃-970℃。
步骤2，将精炼剂置于喷粉器内通过氮气吹入熔炼炉内，并进行铝液的精炼，精炼温度为730℃-760℃。
步骤3，对步骤2所得精炼铝液进行浇铸，并得到铸棒；
步骤4，对步骤3中所得铸棒在均质炉内进行均质，在进行均质时，均质温度为560℃，保温时间为8小时。
步骤5，对步骤4中所得的均质后的铸棒先通过风冷再通过水冷的方式进行冷却，先通过风冷的方式进行冷却，且将铸棒的温度冷却至200℃以下，再通过水冷的方式冷却4-6小时。
步骤6，对步骤5所得的铸棒先通过多棒炉进行加热，再通过工频炉进行再次的加热，其中，多棒炉的加热温度为480℃，工频炉对铸棒的加热温度为530℃。
步骤7，对步骤6所得的铸棒进行挤压成型，挤压成型的速度为1.8mm/s。
步骤8，对步骤7所得的铝型材进行水冷，通过水冷装置进行铝型材的冷却。
步骤9，对步骤8所得的铝型材进行时效，在进行时效时，时效温度为120℃，时效时间为2小时，时效后自然冷却。
步骤10，对步骤9所得的铝型材进行分级时效，在进行分级时效时，先进行第一段时效，时效温度为150℃，时效时间为4小时，再进行第二段时效，时效温度为170℃，时效时间为4小时，分级时效完成后进行快速风冷。
实施例1-3中加入的硅元素能够和镁结合形成金属间化合物Mg2Si，而Mg2Si是一种结构较为稳定，同时其密度较小、熔点较高、硬度较大，使得铝合金在保持良好强度的同时，还改善了铝合金的高温蠕变和抗腐蚀性能，而过量的硅作为游离的强化相能够显著地提高铝合金的强度，并且当在进行挤压成型时，硅将固溶于铝基体中，从而起到了固溶强化的作用。其中的锰和铝结合形成MnAl6金属间化合物，该金属间化合物呈弥散的结构，起着阻碍晶粒长大，并最终体现为起着细晶强化的作用，并且随着锰的加入还能够显著地提高铝合金的耐腐蚀性能，并且锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶的稳定，并能显著细化再结晶的晶粒，同时MnAl6金属间化合物的存在还能溶解杂质铁，进而形成（Fe、Mn）Al6，进而减小了铁的有害影响。铜和铝容易结合形成CuAl2金属间化合物，固溶于铝基体中，对铝合金起着固溶强化的作用。钛加入铝合金，常以Al-Ti中间合金形式加入。而钛与铝形成TiAl2相，该相能够作为结晶时的非自发核心，起到细化组织的作用。铬在铝中形成（CrFe）Al7和（CrMn）Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。同时通过对实施例1-3中所得铝型材的抗拉强度进行检测，可知，随着镁元素的加入量的增多，铝型材的抗拉强度逐渐增大，同时其中合金元素中的锰起着补充强化的作用。Sc加入可使铝合金中形成纳米级的Al3Sc初生粒子，Al3Sc的晶格常数与Al差不多，在结晶前及易形成结晶核，细铝合金晶粒，在时效时，Sc从Al基体中缓慢折出，生成纳米级的Al3Sc，均匀分布在铝基体，达成强比作用。
实施例1-3在进行均质时，先通过风冷的方式进行铸棒的缓慢降温，通过缓慢降温的方式强化均质效果，当温度低于200℃后，接着通过水冷的方式进行铸棒的冷却，在均质时采用两种冷却方式，能够显著地提高铝合金铸棒的均质效果。均质的作用主要是确决铝棒偏析的问题，并改变组织中Mg2Si的形状，使Si相球化，并且促进针状β-Al相向骨骼状转变，均质时先用风冷是使铝棒快速降温而不弯曲，风冷的作用是保证Mg2Si等第二相在冷却时不长大，再用水冷是减短冷却时间。
实施例1-3在进行挤压前的加热时先采用多棒炉是为了加温时，不致于在加温过程中晶粒长大，工频二次加温是为梯度加温，保证在挤压末端因摩擦生效达成铝棒升温造成二次结晶，晶粒长大。
实施例1-3的稳定时效步骤，能保证铝合金中Mg2Si强化相，先在铝基体中形成Mg和Si原子富集区，不形成Mg2Si稳定相沉淀在晶界，从而提高了铝合金的强度。
实施例1-3的分级时效主要为了使Mg，Si原子由富集区转变为纳米级的Mg2Si相,先通过150°C是为了防止Mg2Si相长大，再用170°C时效是为了使Mg2Si相充分析出并扩散均匀，采用这种方式时效Mg2Si尺寸更小分布更均匀，强化效果更好。
实施例4
如图2-图5所示，一种实施例1-实施3中使用的水冷装置，包括水冷构件1、转动机构2及进料机构3；转动机构2的数量为一对，且均设于水冷构件1的两端；进料机构3的数量为一对，且均设于水冷构件1的两端。该实施例在进行冷却时，将铝型材穿于其中一个进料机构3中，而后在进料机构3的带动下，铝型材缓慢地向水冷构件1内进行移动，当铝型材移动至水冷构件1内时，转动机构2同步带动铝型材进行转动，并且在转动中通过水冷构件1进行铝型材的冷却操作。其中，水冷构件1采用直喷的方式将冷却水喷淋至铝型材的外侧，同时冷却水带走铝型材上的大量热量，同时由于采用直喷的方式，因此水温容易控制，进而提高了铝型材冷却的效率，而转动机构2和进料机构3的设置能够使得铝型材的水冷操作自动完成，并且当在进行铝型材的冷却时，通过两者配合使得铝型材呈螺旋时的前进，进而提高了冷却效果，同时还能使得冷却水充分和铝型材接触，进而提高了冷却效果。
水冷构件1包括水冷箱10，水冷箱10的下端连通有出水管，水冷箱10一侧设有总进水管11，总进水管11的内侧端连通有横管12，横管12连通有三根支管13，位于两侧的支管13连通有端冷却环18，端冷却环18的内壁均开设有多个喷水眼，位于中间位置处的支管13连通有通水环14，通水环14内呈圆周阵列地连通有连接管15，连接管15的另一端均连通有冷却中管16，冷却中管16均开设有多个出水孔，每个冷却中管16的两端均设有T形卡件160，冷却中管16呈圆周阵列的布置，且冷却中管16合围形成冷却中腔，冷却中腔的两端均套设有端帽17，端帽17的内侧端均开设有多个卡槽，T形卡件160均穿于卡槽内，端冷却环18均安装于端帽17的外侧端，端冷却环18的外侧端均安装有外延筒19，外延筒19的外侧端均设有安装端板190，安装端板190均安装于水冷箱10的内侧，外延筒19内均设有橡胶垫。
该构件当在进行水冷时，冷却水通过总进水管11进入横管12中，而后通过三根支管13将冷却水分配至端冷却环18和多根冷却中管16中，并最终通过喷水眼和出水孔喷至铝型材的外壁上，同时通过这种方式能够确保冷却水喷出时的速度，同时通过这种方式能够快速地进行铝型材的冷却操作，并且，为了提高多根冷却中管16的结构稳定性，因此在其两端设置了T形卡件160，同时为了避免冷却水外溅，因此在外延筒19内设置了耐热橡胶垫，并且这种方式方便进行冷却水的收集。
转动机构2包括安装于水冷箱10上端的安装件200，安装件200上安装有竖杆201，竖杆201的上端垂直地设有连接支板202，连接支板202的另一端铰接有铰接座203，铰接座203的下端设有端轴承座204，端轴承座204向下延伸地设有调节丝杆207，调节丝杆207的下端设有下轴承座206，端轴承座204与下轴承座206的两侧均设有固定侧板205，调节丝杆207的上端设有从动轮208，从动轮208啮合有驱动轮209，驱动轮209连接有调节电机210，调节电机210通过驱动座211连接于端轴承座204，调节丝杆207上设有调节座212，调节座212向下延伸地设有多根调节杆213，调节杆213穿于下轴承座206，调节杆213的下端设有活动座214，活动座214的下端设有下铰接座215，下铰接座215铰接有第一转板216，第一转板216的另一端倾斜地设有第二转板217，第一转板216与第二转板217之间所成的夹角为锐角，第二转板217的另一端设有第一转轮219，第一转板216与第二转板217的交叉处设有第三转板220，第三转板220与第一转板216和第二转板217分别所成的夹角为钝角，第一转板216、第二转板217及第三转板220的交叉处铰接于竖杆201的下端，第三转板220的另一端设有第四转板221，第四转板221的另一端铰接有V形转板222，V形转板222的夹角为钝角，V形转板222的另一端设有第二滚轮223，V形转板222的弯折处铰接有V形弯折板225，V形弯折板225的夹角为钝角，V形弯折板225的另一端设于竖杆201的下端，第一转板216的外侧端还铰接有第五转板226，第五转板226的另一端铰接有第六转板227，第六转板227的另一端设有第三滚轮229，第六转板227的中间位置处铰接有V形连接板228，V形连接板228的夹角为钝角，V形连接板228的另一端设于竖杆201的下端，第二滚轮223连接有转动电机224。
该机构当在进行铝型材的夹持以及带动铝型材进行转动时，通过调节电机210带动驱动轮209进行转动，并在驱动轮209的转动下带动从动轮208的转动，同时从动轮208的转动将带动调节丝杆207进行转动，且当调节丝杆207进行转动时，将使得调节座212进行运动，并且调节座212的运动将通过调节杆213带动活动座214向下运动，而当活动座214向下运动时，将带动第一转板216绕着其铰接端进行转动，并且当第一转板216进行转动时，将使得第二转板217的另一端向内转动，最终使得第一转轮219紧贴在铝型材的外壁上。当第一转板216进行转动时将通过第三转板220向上拉动第四转板221，进而使得V形转板222绕着其铰接处进行转动，并最终使得第二滚轮223紧贴在铝型材的外壁上。同时地，当活动座214向下运动时，将使得第五转板226向下移动，那么此时将带动与之连接的第六转板227绕着其中间位置处进行转动，并且最终使得第三滚轮229紧贴在铝型材的外壁上。最终通过第一转轮219、第二滚轮223及第三滚轮229完成对铝型材的限位夹持，当在进行铝型材的转动时，通过转动电机224带动第二滚轮223进行转动，并在第二滚轮223的转动下带动铝型材进行转动。采用这种夹持转动方式，能够确保铝型材转动时的同心度，以及转动的稳定性。
进料机构3包括三个呈圆周阵列分布的弧形板30，弧形板30的两端均设有端座31，每对端座31之间均设有进料轮32，其中一个进料轮32连接有进料电机33，位于下端的弧形板30安装有固定座34。在进行进料或者进行铝型材的进给时，通过转动的进料轮32带动铝型材进行进给，同时为了方便进行铝型材的转动，因此在进料轮32的弧壁上设置弧形环槽。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，材料成分配比为：
Si的质量分数为1.25-1.3%；
Mg的质量分数为0.75-0.8%；
Mn的质量分数为0.50-0.55%；
Cu的质量分数为0.40-0.45%；
Ti的质量分数为0.005-0.01%；
Fe的质量分数为0.1-0.15%；
Cr的质量分数为0.16-0.21%；
Sc的质量分数为0.02-0.05%；
余量为Al。
2.根据权利要求1所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于：
步骤1，将质量分数为1.25-1.3%的Si，质量分数为0.75-0.8%的Mg，质量分数为0.50-0.55%的Mn，质量分数为0.40-0.45%的Cu，质量分数为0.005-0.01%的Ti，质量分数为0.1-0.15%的Fe，质量分数为0.16-0.21%的Cr，质量分数为0.02-0.05%的Sc，及余量为铝的材料加入熔炼炉中，熔炼时进行搅拌与扒渣处理；
步骤2，将精炼剂置于喷粉器内通过氮气吹入熔炼炉内，并进行铝液的精炼；
步骤3，对步骤2所得精炼铝液进行浇铸，并得到铸棒；
步骤4，对步骤3中所得铸棒在均质炉内进行均质；
步骤5，对步骤4中所得的均质后的铸棒先通过风冷再通过水冷的方式进行冷却；
步骤6，对步骤5所得的铸棒先通过多棒炉进行加热，再通过工频炉进行再次的加热；
步骤7，对步骤6所得的铸棒进行挤压成型；
步骤8，对步骤7所得的铝型材进行水冷；
步骤9，对步骤8所得的铝型材进行时效；
步骤10，对步骤9所得的铝型材进行分级时效。
3.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤1中熔炼温度为900℃-970℃。
4.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤2中精炼温度为730℃-760℃。
5.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤4中在进行均质时，均质温度为560℃，保温时间为8小时，接着通过风冷的方式进行冷却，且将铸棒的温度冷却至200℃以下，再通过水冷的方式冷却4-6小时。
6.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤6中多棒炉的加热温度为480℃，工频炉对铸棒的加热温度为530℃。
7.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤7中挤压成型的速度为1.8mm/s。
8.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤9中在进行时效时，时效温度为120℃，时效时间为2小时，时效后自然冷却。
9.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤10中在进行分级时效时，先进行第一段时效，时效温度为150℃，时效时间为4小时，再进行第二段时效，时效温度为170℃，时效时间为4小时，分级时效完成后进行快速风冷。
10.根据权利要求2所述的低合金成份、高强度铝合金的制备方法，其特征在于，步骤8通过水冷装置进行铝型材的冷却。
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Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015189993A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム合金鍛造材 |
| EP3214191A1 (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-06 | Impol 2000, d. d. | A high-strength al-mg-si aluminium alloy and its manufacturing process |
| CN108118210A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-06-05 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 一种铝合金及其挤压型材的加工方法 |
| CN109680193A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-04-26 | 中南大学 | 一种6×××系铝合金时效热处理工艺 |
| CN110560503A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-13 | 张永伟 | 一种铝型材挤压设备 |
| CN210560569U (zh) * | 2019-07-23 | 2020-05-19 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 一种铝合金铸棒均匀化自动冷却装置 |
| CN111636018A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-08 | 福建祥鑫股份有限公司 | 一种高导热铝合金及其铸造方法 |
| CN111763856A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-13 | 合肥工业大学 | 一种亚共晶Al-Si-Mg-Ti-Sn铸造合金及其制备方法 |
| CN112322855A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-05 | 徐州欧百瑞智能设备有限公司 | 一种铝型材风冷设备 |
| CN212983004U (zh) * | 2020-07-22 | 2021-04-16 | 温州普天铝业有限公司 | 一种铝型材淬火冷却装置 |
| CN113245486A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-13 | 鼎镁新材料科技股份有限公司 | 一种抑制粗晶组织的Al-Mg-Si系铝合金的模锻件的制备方法 |
| CN214719462U (zh) * | 2021-04-13 | 2021-11-16 | 荆州新杉铝业有限公司 | 一种生产铝型材的挤压机 |
| CN113755724A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-12-07 | 中信渤海铝业控股有限公司 | 一种铝合金型材制备工艺 |
| CN215147349U (zh) * | 2021-05-27 | 2021-12-14 | 昆山力得星铝制品有限公司 | 一种铝型材热成型冷却切割装置 |
| CN114411001A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-29 | 临沂大学 | 一种稀土改性铝镁硅合金及其制备方法与应用 |
| CN114438297A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-05-06 | 赵国岩 | 铝型材在线水冷淬火装置及铝型材生产线 |
-
2022
- 2022-05-11 CN CN202210507019.XA patent/CN114892048A/zh active Pending
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015189993A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム合金鍛造材 |
| EP3214191A1 (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-06 | Impol 2000, d. d. | A high-strength al-mg-si aluminium alloy and its manufacturing process |
| CN108118210A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-06-05 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 一种铝合金及其挤压型材的加工方法 |
| CN109680193A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-04-26 | 中南大学 | 一种6×××系铝合金时效热处理工艺 |
| CN210560569U (zh) * | 2019-07-23 | 2020-05-19 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 一种铝合金铸棒均匀化自动冷却装置 |
| CN110560503A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-13 | 张永伟 | 一种铝型材挤压设备 |
| CN111636018A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-08 | 福建祥鑫股份有限公司 | 一种高导热铝合金及其铸造方法 |
| CN212983004U (zh) * | 2020-07-22 | 2021-04-16 | 温州普天铝业有限公司 | 一种铝型材淬火冷却装置 |
| CN111763856A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-13 | 合肥工业大学 | 一种亚共晶Al-Si-Mg-Ti-Sn铸造合金及其制备方法 |
| CN112322855A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-05 | 徐州欧百瑞智能设备有限公司 | 一种铝型材风冷设备 |
| CN214719462U (zh) * | 2021-04-13 | 2021-11-16 | 荆州新杉铝业有限公司 | 一种生产铝型材的挤压机 |
| CN215147349U (zh) * | 2021-05-27 | 2021-12-14 | 昆山力得星铝制品有限公司 | 一种铝型材热成型冷却切割装置 |
| CN113245486A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-13 | 鼎镁新材料科技股份有限公司 | 一种抑制粗晶组织的Al-Mg-Si系铝合金的模锻件的制备方法 |
| CN113755724A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-12-07 | 中信渤海铝业控股有限公司 | 一种铝合金型材制备工艺 |
| CN114411001A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-29 | 临沂大学 | 一种稀土改性铝镁硅合金及其制备方法与应用 |
| CN114438297A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-05-06 | 赵国岩 | 铝型材在线水冷淬火装置及铝型材生产线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李元元: "《新型材料科学与技术》", 30 September 2012, 华南理工大学出版社 * |
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