CN114951637B - 铝合金粉末、制备方法以及制取工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金粉末、制备方法以及制取工具，包括如下步骤：采用0级小颗粒海绵铝、Al‑Mo、Al‑Si、Al‑Cu中间合金、Zn粉、铝豆和铝箔作为原始材料，控制O含量不超过0.1wt％；利用真空非自耗电弧炉熔炼制备合金铸锭，经开坯、锻造、轧制成Ф60mm棒材并用于后续球形粉末制备；采用等离子旋转电极雾化法制备铝合金球形粉末。随挤压比增大，挤压合金的强度小幅提高，伸长率明显增大。

Description

铝合金粉末、制备方法以及制取工具

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金粉末、制备方法以及制取工具。

背景技术

铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm³，有较高的强度(σb为110～650MPa)，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。然而，目前的工艺制备出的铝合金材料粉末，难以满足一些行业对其制备出的材料的强度影响。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种铝合金粉末、制备方法以及制取工具。

本发明提供了如下的技术方案：

一种铝合金粉末，是一种Al-Si-Mo-Zn-CU系近α型粉末。

一种铝合金粉末的制备方法，包括如下步骤：

S1.采用 0 级小颗粒海绵铝、Al-Mo、Al-Si、Al-Cu中间合金、Zn粉、铝豆和铝箔作为原始材料，控制 O含量不超过 0.1wt%；

S2.利用真空非自耗电弧炉熔炼制备合金铸锭，经开坯、锻造、轧制成Ф60 mm 棒材并用于后续球形粉末制备；

S3.采用等离子旋转电极雾化法制备铝合金球形粉末。

一种铝合金粉末的制取工具，包括炉体和真空装置，还包括电极旋转装置和等离子枪装置，所述电极旋转装置设置在所述炉体的一侧，所述等离子枪装置设置在所述炉体的另一侧，所述炉体通过连接通路连接于所述真空装置。

进一步的，所述电极旋转装置包括旋转电机、联轴器、输电液输电腔、无刷电极、输电液冷却腔、输电电极、阳极棒、密封圈一以及底座；所述无刷电极配置在所述输电液输电腔的内部，其一端通过所述联轴器连接于所述旋转电机，其另一端连接于所述阳极棒，所述阳极棒通过所述密封圈一将炉体中的腔体封闭，旋转电机配置在底座上；所述等离子枪装置包括等离子枪安装台、电枢、支撑座、等离子枪以及密封圈二；所述等离子枪通过所述电枢配置在所述等离子枪安装台上，所述等离子枪位于所述炉体中，其中心线与所述阳极棒中心线共线，所述电枢通过密封圈二连接于所述炉体，所述等离子枪安装台配置在所述支撑座上。

进一步的，用于连接通路之间的装配组件，包括位于连接通路头部的安装部件以及用于将两个安装部件固定的锁紧部件；连接通路头部的内边缘延伸有台阶端，安装部件包括中空的圆柱形安装杆件一以及配置在圆柱形安装杆件一上的直角件，直角件匹配于台阶端，锁紧部件包括中空的圆柱形安装杆件二以及丝接在圆柱形安装杆件二两头的圆柱形衔接件，圆柱形衔接件丝接于圆柱形安装杆件一。

进一步的，直角件包括配置在圆柱形安装杆件一头部的若干个安装块以及配置在圆柱形安装杆件一外侧面上的安装圈；安装块销接于圆柱形安装杆件一，圆柱形安装杆件一中配置有改变安装块方位的适配结构，让安装块紧密的配置在台阶端的朝向连接通路的侧面；安装圈可转动的连接于圆柱形安装杆件一。

进一步的，适配结构包括配置在圆柱形安装杆件一中的圆筒形的适配件一、配置在适配件一朝向安装块的端部的适配件二,以及配置在适配件二上的若干个安装条，安装条与安装块的数量和位置相匹配，安装条的一端销接于适配件二，其另一端销接于匹配的安装块；适配件一丝接于圆柱形安装杆件一；旋动适配件一，使适配件二沿着圆柱形安装杆件一的中线来回移动。

进一步的，安装部件还包括对适配件一进行旋动的控制结构，控制结构包括控制架与固连在适配件二上若干根柱状匹配件，适配件一上配置有若干个匹配于柱状匹配件的匹配孔；控制架中配置有若干根固定条；旋动适配件一时，使柱状匹配件穿入匹配孔中，从而便捷的旋动适配件一。

进一步的，圆柱形安装杆件一上配置有对安装圈限位的止位结构，让安装圈顶住连接通路的端面，止位结构包括可移动配置在安装圈上的止位块以及一端与止位块销接的安装板，安装板的另一端销接于圆柱形安装杆件一；止位结构还包括固连在圆柱形安装杆件一上的方体，方体上配置有涨紧丝杠，涨紧丝杠丝接于方体；止位块上配有与涨紧丝杠匹配的腰型槽，涨紧丝杠的下端顶住方体；止位块上设有倾斜的加强长条，加强长条的下端固定在止位块上，其上端可移动的连接于安装圈。

进一步的，安装圈上朝向连接通路方向的侧面上设有遮板，并且，连接通路上设有与遮板匹配的卡位；安装圈、遮板与连接通路的端面之间设有气密垫。

本发明的有益效果是：

1、随挤压比增大，挤压合金的强度小幅提高，伸长率明显增大。挤压比为9时，棒材的屈服强度为290 MPa，抗拉强度为475 MPa，伸长率为 18%。当挤压比增加至36 时，屈服强度为307 MPa，抗拉强度为497 MPa，相比于挤压比为9的棒材，屈服强度和抗拉强度分别提高 5.9%和 4.6%，伸长率从18%提高至28%；

2、安装时，连接通路移动至规定的方位之后，不必对连接通路的方位再次移动，圆柱形衔接件将圆柱形安装杆件二和圆柱形安装杆件一锁紧，从而避免杂质进入到连接通路的缝隙处对其之间的气密性造成影响，与现有技术中突缘匹配方式相比，本申请中，操作人员不需要再次移动连接通路进行对准，从而直接的改变了装配的快捷性；

3、利用止位结构可以便捷的将安装圈和连接通路的端部缩紧，从而让安装部件轻易的配置到连接通路上；加强长条可以增强涨紧丝杠驱动止位块的稳固性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是制备工艺流程示意图；

图2是制取装置的结构示意图；

图3是装配组件的结构示意图；

图4是安装部件的结构示意图；

图5是图4中B处的局部放大示意图；

图6是图3中A处的局部放大示意图；

图7是图4中C处的局部放大示意图；

图8是控制结构的结构示意图；

图中标记为：11、炉体；12、旋转电机；13、联轴器；14、输电液输电腔；15、无刷电极；16、输电液冷却腔；17、输电电极；18、阳极棒；19、密封圈一；20、底座；21、等离子枪安装台；22、电枢；23、支撑座；24、等离子枪；25、密封圈二；27、连接通路；29、装配组件；30、腔体；

51、台阶端；52、卡位；53、气密垫；

62、安装部件；63、锁紧部件；64、止位结构；

621、圆柱形安装杆件一；622、直角件；6221、安装块；6222、安装圈；6223、遮板；623、适配结构；6231、适配件一；62311、匹配孔；6232、适配件二；6233、安装条；624、控制结构；6241、控制架；6242、柱状匹配件；6243、固定条；

631、圆柱形安装杆件二；632、圆柱形衔接件；633、安装座；

641、止位块；6411、腰型槽；642、安装板；643、方体；644、涨紧丝杠；645、加强长条。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

如图1所示，一种铝合金粉末，其特征在于，是一种Al-Si-Mo-Zn-CU系近α型粉末。

一种铝合金粉末的制备方法，包括如下步骤：

S1.采用 0 级小颗粒海绵铝、Al-Mo、Al-Si、Al-Cu中间合金、Zn粉、铝豆和铝箔作为原始材料，控制O含量不超过 0.1wt%；

S2.利用真空非自耗电弧炉熔炼制备合金铸锭，经开坯、锻造、轧制成Ф60 mm 棒材并用于后续球形粉末制备；

S3.采用等离子旋转电极雾化法制备铝合金球形粉末。

利用上述工艺制备出的铝合金粉末之后，将铝合金粉末装入包套，用油压机在400MPa压力下冷压成形，保压10 s，得到直径为 30 mm、高25 mm 的圆柱形压坯。将压坯与挤压嘴分别置于电阻炉中，生坯在500℃保温 45 min，挤压嘴在470℃保温30 min，随后进行热挤压，在模具和 挤压嘴表面涂上润滑液，挤压比 λ 分别 为 9、16、25、36。热挤压空冷至室温，得到铝合金棒材试样。

表1为为挤压比对热挤压铝合金拉伸性能的影响

表1为挤压比对热挤压铝合金拉伸性能的影响。由图可见，随挤压比增大，挤压合金的强度小幅提高，伸长率明显增大。挤压比为 9 时，棒材的屈服强度为 290 MPa，抗拉强度为475 MPa，伸长率为 18%。当挤压比增加至36 时，屈服强度为307 MPa，抗拉强度为497MPa，相比于挤压比为9的棒材，屈服强度和抗拉强度分别提高 5.9%和 4.6%，伸长率从18%提高至28%。这是由于在较大的挤压力作用下，粉末受到更大的剪切力作用，使得颗粒表面的氧化膜得到有效的破碎，在热挤压过程中，新鲜表面接触使得粉末颗粒之间的冶金结合更加充分，因此合金具有更高的强度与伸长率。

如图2至8所示，一种铝合金粉末的制取工具，包括炉体11和真空装置，还包括电极旋转装置和等离子枪装置，所述电极旋转装置设置在所述炉体11的一侧，所述等离子枪装置设置在所述炉体11的另一侧，所述炉体11通过连接通路27连接于所述真空装置。

所述电极旋转装置包括旋转电机12、联轴器13、输电液输电腔14、无刷电极15、输电液冷却腔16、输电电极17、阳极棒18、密封圈一19以及底座20；所述无刷电极配置在所述输电液输电腔14的内部，其一端通过所述联轴器13连接于所述旋转电机12，其另一端连接于所述阳极棒18，所述阳极棒18的前端延伸至所述炉体11中，所述阳极棒18和所述炉体11之间设置有所述密封圈一19，旋转电机12配置在底座20上。

所述等离子枪装置包括等离子枪安装台21、电枢22、支撑座23、等离子枪24以及密封圈二25；所述等离子枪24通过所述电枢22配置在所述等离子枪安装台21上，所述等离子枪24位于所述炉体11中，其中心线与所述阳极棒18中心线共线，所述电枢22通过密封圈二25连接于所述炉体11，所述等离子枪安装台21配置在所述支撑座23上。

真空装置通过连接通路27将炉体11的炉腔抽成真空，这就需要对两个连接通路27对接部分有着严格的要求。现有技术中，连接通路27通过突缘连接时，操作人员要对连接通路27的位置进行移动，从而将连接通路27的接口处精确匹配，在匹配对接时，可能会有杂质进入到接口处，造成突缘之间产生间隙，从而会影响两个连接通路27之间的气密性。

用于连接通路27之间的装配组件29，包括位于连接通路27头部的安装部件62以及用于将两个安装部件62固定的锁紧部件63；连接通路27头部的内边缘延伸有台阶端51，安装部件62包括中空的圆柱形安装杆件一621以及配置在圆柱形安装杆件一621上的直角件622，直角件622匹配于台阶端51，从而可以将圆柱形安装杆件一621和连接通路27锁紧，锁紧部件63包括中空的圆柱形安装杆件二631以及丝接在圆柱形安装杆件二631两头的圆柱形衔接件632，圆柱形衔接件632丝接于圆柱形安装杆件一621。

两个连接通路27匹配时，首先将安装部件62固连在连接通路27的头部，紧接着锁紧部件63配置在两个圆柱形安装杆件一621之中，圆柱形衔接件632的一端丝接于圆柱形安装杆件二631，其另一端丝接于圆柱形安装杆件一621，从而使得圆柱形安装杆件二631和圆柱形安装杆件一621锁紧，换句话说，将两根连接通路27紧密连接起来。安装时，连接通路27移动至规定的方位之后，不必对连接通路27的方位再次移动，圆柱形衔接件632将圆柱形安装杆件二631和圆柱形安装杆件一621锁紧，从而避免杂质进入到连接通路27的缝隙处对其之间的气密性造成影响，与现有技术中突缘匹配方式相比，本申请中，操作人员不需要再次移动连接通路27进行对准，从而直接的改变了装配的快捷性。

圆柱形安装杆件一621的外侧面紧密的配置在台阶端51的端面中；直角件622包括配置在圆柱形安装杆件一621头部的若干个安装块6221以及配置在圆柱形安装杆件一621外侧面上的安装圈6222；安装块6221销接于圆柱形安装杆件一621，圆柱形安装杆件一621中配置有改变安装块6221方位的适配结构623，让安装块6221紧密的配置在台阶端51的朝向连接通路27的侧面；安装圈6222可转动的连接于圆柱形安装杆件一621，圆柱形安装杆件一621上配置有对安装圈6222限位的止位结构64，让安装圈6222顶住连接通路27的端面。

适配结构623包括配置在圆柱形安装杆件一621中的圆筒形的适配件一6231、配置在适配件一6231朝向安装块6221的端部的适配件二6232,以及配置在适配件二6232上的若干个安装条6233，安装条6233与安装块6221的数量和位置相匹配，安装条6233的一端销接于适配件二6232，其另一端销接于匹配的安装块6221；适配件一6231丝接于圆柱形安装杆件一621；旋动适配件一6231，使适配件二6232沿着圆柱形安装杆件一621的中线来回移动。

开始时，安装块6221与圆柱形安装杆件一621的中心线呈90度设置，旋动适配件一6231使适配件二6232趋向圆柱形衔接件632方向移动，使安装条6233驱动安装块6221随之旋转，让安装块6221的外侧配置在圆柱形安装杆件一621外周面的内侧，让安装块6221穿设于台阶端51内侧；然后，旋动适配件一6231使适配件二6232趋向圆柱形衔接件632方向移动，使安装条6233驱动安装块6221随之旋转至台阶端51内侧，安装圈6222顶住连接通路27的头部，从而便于将安装部件62配置在连接通路27上。

安装部件62还包括对适配件一6231进行旋动的控制结构624，控制结构624包括控制架6241与固连在适配件二6232上若干根柱状匹配件6242，适配件一6231上配置有若干个匹配于柱状匹配件6242的匹配孔；控制架6241中配置有若干根固定条6243；旋动适配件一6231时，使柱状匹配件6242穿入匹配孔中，从而便捷的旋动适配件一6231。

止位结构64包括可移动配置在安装圈6222上的止位块641以及与止位块641销接的安装板642的一端，安装板642的另一端销接于圆柱形安装杆件一621；止位结构64还包括固连在圆柱形安装杆件一621上的方体643，方体643上配置有涨紧丝杠644，涨紧丝杠644丝接于方体643；止位块641上配有与涨紧丝杠644匹配的腰型槽6411，涨紧丝杠644的下端顶住方体643；止位块641上设有倾斜的加强长条645，加强长条645的下端固定在止位块641上，其上端可移动的连接于安装圈6222。

利用止位结构64将安装圈6222止位时，旋拧涨紧丝杠644使止位块641趋向圆柱形安装杆件一621方向，并且，安装板642旋转使止位块641向安装圈6222一边移动，让安装圈6222和连接通路27的端部缩紧，涨紧丝杠644沿着腰型槽6411改变位置，从而可以便捷的将安装圈6222和连接通路27的端部缩紧，从而让安装部件62轻易的配置到连接通路27上；加强长条645可以增强涨紧丝杠644驱动止位块641的稳固性。

安装圈6222的上朝向连接通路27方向的侧面上设有遮板6223，并且，连接通路27上设有与遮板6223匹配的卡位52；安装圈6222、遮板6223与连接通路27的端面之间设有气密垫53；使止位结构64驱动安装圈6222和连接通路27的端部缩紧，从而使气密垫53被压合，提升了接口之间的气密性，防止漏气。

连接通路27的下端配置有安装座633，通过安装座633使圆柱形安装杆件一621和圆柱形安装杆件二631处于相同的位置，此时，旋拧圆柱形衔接件632可以旋动到安装杆件一上，通过锁紧部件63对两个安装杆件一进行锁紧时，不要再次对连接通路27的位置进行调整；安装圈6222外表面接触地面时，安装杆件一与地面存在缝隙，圆柱形衔接件632旋动到安装杆件一上，可以避免安装杆件一与地面存在相对作用力，增加了工作的方便性。

上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铝合金粉末的制取工具，其特征在于，包括炉体（11）和真空装置，还包括电极旋转装置和等离子枪装置，所述电极旋转装置设置在所述炉体（11）的一侧，所述等离子枪装置设置在所述炉体（11）的另一侧，所述炉体（11）通过连接通路（27）连接于所述真空装置；

所述电极旋转装置包括旋转电机（12）、联轴器（13）、输电液输电腔（14）、无刷电极（15）、输电液冷却腔（16）、输电电极（17）、阳极棒（18）、密封圈一（19）以及底座（20）；所述无刷电极配置在所述输电液输电腔（14）的内部，其一端通过所述联轴器（13）连接于所述旋转电机（12），其另一端连接于所述阳极棒（18），所述阳极棒（18）通过所述密封圈一（19）将炉体（11）中的腔体（30）封闭，旋转电机（12）配置在底座（20）上；所述等离子枪装置包括等离子枪安装台（21）、电枢（22）、支撑座（23）、等离子枪（24）以及密封圈二（25）；所述等离子枪（24）通过所述电枢（22）配置在所述等离子枪安装台（21）上，所述等离子枪（24）位于所述炉体（11）中，其中心线与所述阳极棒（18）中心线共线，所述电枢（22）通过密封圈二（25）连接于所述炉体（11），所述等离子枪安装台（21）配置在所述支撑座（23）上；

用于连接通路（27）之间的装配组件（29），包括位于连接通路（27）头部的安装部件（62）以及用于将两个安装部件（62）固定的锁紧部件（63）；连接通路（27）头部的内边缘延伸有台阶端（51），安装部件（62）包括中空的圆柱形安装杆件一（621）以及配置在圆柱形安装杆件一（621）上的直角件（622），直角件（622）匹配于台阶端（51），锁紧部件（63）包括中空的圆柱形安装杆件二（631）以及丝接在圆柱形安装杆件二（631）两头的圆柱形衔接件（632），圆柱形衔接件（632）丝接于圆柱形安装杆件一（621）；

直角件（622）包括配置在圆柱形安装杆件一（621）头部的若干个安装块（6221）以及配置在圆柱形安装杆件一（621）外侧面上的安装圈（6222）；安装块（6221）销接于圆柱形安装杆件一（621），圆柱形安装杆件一（621）中配置有改变安装块（6221）方位的适配结构（623），让安装块（6221）紧密的配置在台阶端（51）的朝向连接通路（27）的侧面；安装圈（6222）可转动的连接于圆柱形安装杆件一（621）；

适配结构（623）包括配置在圆柱形安装杆件一（621）中的圆筒形的适配件一（6231）、配置在适配件一（6231）朝向安装块（6221）的端部的适配件二（6232）,以及配置在适配件二（6232）上的若干个安装条（6233），安装条（6233）与安装块（6221）的数量和位置相匹配，安装条（6233）的一端销接于适配件二（6232），其另一端销接于匹配的安装块（6221）；适配件一（6231）丝接于圆柱形安装杆件一（621）；旋动适配件一（6231），使适配件二（6232）沿着圆柱形安装杆件一（621）的中线来回移动。

2.根据权利要求1所述的铝合金粉末，其特征在于，安装部件（62）还包括对适配件一（6231）进行旋动的控制结构（624），控制结构（624）包括控制架（6241）与固连在适配件二（6232）上的若干根柱状匹配件（6242），适配件一（6231）上配置有若干个匹配于柱状匹配件（6242）的匹配孔；控制架（6241）中配置有若干根固定条（6243）；旋动适配件一（6231）时，使柱状匹配件（6242）穿入匹配孔中，从而便捷的旋动适配件一（6231）。

3.根据权利要求1所述的铝合金粉末，其特征在于，圆柱形安装杆件一（621）上配置有对安装圈（6222）限位的止位结构（64），让安装圈（6222）顶住连接通路（27）的端面，止位结构(64)包括可移动配置在安装圈(6222)上的止位块(641)以及一端与止位块(641)销接的安装板(642)，安装板（642）的另一端销接于圆柱形安装杆件一（621）；止位结构（64）还包括固连在圆柱形安装杆件一（621）上的方体（643），方体（643）上配置有涨紧丝杠（644），涨紧丝杠（644）丝接于方体（643）；止位块（641）上配有与涨紧丝杠（644）匹配的腰型槽（6411），涨紧丝杠（644）的下端顶住方体（643）；止位块（641）上设有倾斜的加强长条（645），加强长条（645）的下端固定在止位块（641）上，其上端可移动的连接于安装圈（6222）。

4.根据权利要求1所述的铝合金粉末，其特征在于，安装圈(6222)上朝向连接通路(27)方向的侧面上设有遮板(6223)，并且，连接通路（27）上设有与遮板（6223）匹配的卡位（52）；安装圈（6222）、遮板（6223）与连接通路（27）的端面之间设有气密垫（53）。

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