一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，該合金中各元素的質(zhì)量百分含量為：Cu3.5-4.2、Mg1.2-1.8、Mn0.4-0.8、Zn0.10-0.15、Ti0.1-0.2%、Sb0.2-0.3%、Zr0.35-0.45%、Fe0.08-0.12%、Si0.04-0.06%、Ge0.03-0.05%、Bi0.02-0.03%、RE0.04-0.08%、B0.002-0.003%、余量為Al；本發(fā)明通過降低Fe、Si等雜質(zhì)元素的含量而進(jìn)行改善合金的斷裂韌性、疲勞和抗應(yīng)力腐蝕性能；變質(zhì)劑中Pr、Nd、La稀土金屬元素在鋁合金中可以形成熱硬性高的復(fù)雜成分化合物，呈網(wǎng)狀分布于晶界或枝晶間，細(xì)化了組織，有效地阻礙了基體變形和晶界移動，從而明顯提高了合金的高溫性能。
【專利說明】一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，屬于鋁合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金由于密度較低、比強(qiáng)度高、耐損傷性和成型性好，在航空航天工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。鋁合金的疲勞性能直接決定了鋁合金型材的可靠性，普通鋁合金在高溫高強(qiáng)度環(huán)境下容易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致零件失效。因此提高鋁合金型材的耐疲勞性對于延長零部件使用壽命和提高設(shè)備穩(wěn)定性具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，可以使材料獲得更為優(yōu)異的耐疲勞損傷性能，從而從根本上延長鋁合金型材的使用壽命。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
(1)將爐料投入熔煉爐中進(jìn)行加熱熔煉，待爐料熔化后，撒上2/3量的覆蓋劑覆蓋，當(dāng)合金熔液升溫至710-730°C時，用爐料重量0.4-0.6%的C2Cl6進(jìn)行精煉，入爐靜置8_10min，至720-750°C時，將塊狀變質(zhì)劑壓入爐中央底部，進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)反應(yīng)l_2min后，撒上剩余的1/3的覆蓋劑，靜置10-15min后即可進(jìn)行燒鑄，燒鑄前確保熔液中各合金元素的質(zhì)量百分含量為:Cu 3.5-4.2、Mg 1.2-1.8、Mn 0.4-0.8、Zn 0.10-0.15、Ti 0.1-0.2%、Sb 0.2-0.3%、Zr 0.35-0.45%、Fe 0.08-0.12%、Si 0.04-0.06%、Ge 0.03-0.05%、Bi0.02-0.03%、RE 0.04-0.08%、B 0.002-0.003%、余量為 Al ；
(2)將熔液連續(xù)澆鑄成鑄錠，然后進(jìn)行均勻化退火處理，即將鑄錠先從室溫以75-900C /h 升溫至 280-320°C，保溫 3_4h，再以 40_50°C /h 升溫至 450_480°C，保溫 10_15h，再以60-80°C /h升溫至540-570°C，保溫6_8h，然后以50_60°C /h降溫至320_350°C，保溫
3-5h，最后以45-55°C /h降溫至150-180°C，保溫4-8h，出爐空冷至室溫；均勻化退火后，將鑄錠加熱至450-480°C，用擠壓機(jī)擠壓成型，擠壓速率為7-9m/min ；
(3)將鋁合金型材置于淬火爐中加熱至510-520°C，保溫30-50min，然后以280-320°C/h迅速降溫至140-160°C后，放入0-5°C冰鹽水中降至50°C以下；然后將從鹽水中取出的鋁合金型材在185-205°C下保溫2-4h ;隨爐空冷至室溫；
(4)時效處理后的鋁合金型材經(jīng)過陽極氧化、電泳涂漆等工序后即得耐疲勞鋁合金型材。
[0005]所述的覆蓋劑由下列重量份的原料混合而成:碳酸鈉10-15、氯化鉀5-10、玻璃粉8-12、剛玉粉5-10、螢石粉5-10、椰殼炭粉4-6、氮化鋁3_5、鎂砂粉6_9、莫來石粉8_12、凹凸棒土 5_10。
[0006]所述的塊狀變質(zhì)劑的質(zhì)量百分比成分為:Pr 2-4、Nd 1-3, La 3-6, Ti 1-2, B0.3-0.5、余量為Al ;其由混合稀土金屬錠、AlTiB合金和純鋁錠經(jīng)熔煉、精煉、除氣除渣、攪拌均勻后，澆鑄成塊狀制得。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過降低Fe、Si等雜質(zhì)元素的含量而進(jìn)行改善合金的斷裂韌性、疲勞和抗應(yīng)力腐蝕性能；變質(zhì)劑中Pr ,Nd、La稀土金屬元素在鋁合金中可以形成熱硬性高的復(fù)雜成分化合物，呈網(wǎng)狀分布于晶界或枝晶間，細(xì)化了組織，有
效地阻礙了基體變形和晶界移動，從而明顯提高了合金的高溫性能。本發(fā)明鋁合金型材不僅具有優(yōu)異的耐疲勞性能，還具有良好的高溫耐腐蝕、耐磨損性能。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
(1)將爐料投入熔煉爐中進(jìn)行加熱熔煉，待爐料熔化后，撒上2/3量的覆蓋劑覆蓋，當(dāng)合金熔液升溫至720°C時，用爐料重量0.5%的C2Cl6進(jìn)行精煉，入爐靜置lOmin，至750°C時，將塊狀變質(zhì)劑壓入爐中央底部，進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)反應(yīng)2min后，撒上剩余的1/3的覆蓋劑，靜置15min后即可進(jìn)行澆鑄，澆鑄前確保熔液中各合金元素的質(zhì)量百分含量為:Cu 3.5-4.2、Mg 1.2-1.8、Mn 0.4-0.8、Zn 0.10-0.15、Ti 0.1-0.2%、Sb 0.2-0.3%、Zr 0.35-0.45%、Fe 0.08-0.12%、Si 0.04-0.06%、Ge 0.03-0.05%、Bi 0.02-0.03%、RE0.04-0.08%、B 0.002-0.003%、余量為 Al ；
(2)將熔液連續(xù)澆鑄成鑄錠，然后進(jìn)行均勻化退火處理，即將鑄錠先從室溫以85°C/h升溫至305°C，保溫3h，再以50°C /h升溫至460°C，保溫12h，再以70°C /h升溫至550°C，保溫8h，然后以60°C /h降溫至330°C，保溫4h，最后以50°C /h降溫至165°C，保溫6h，出爐空冷至室溫；均勻化退火后，將鑄錠加熱至470°C，用擠壓機(jī)擠壓成型，擠壓速率為8m/min ；
(3)將鋁合金型材置于淬火爐中`加熱至515°C，保溫40min，然后以310°C/h迅速降溫至150°C后，放入2°C冰鹽水中降至50°C以下；然后將從鹽水中取出的鋁合金型材在195°C下保溫3h ;隨爐空冷至室溫；
(4)時效處理后的鋁合金型材經(jīng)過陽極氧化、電泳涂漆等工序后即得耐疲勞鋁合金型材。
[0009]所述的覆蓋劑由下列重量(kg)的原料混合而成:碳酸鈉12、氯化鉀8、玻璃粉10、剛玉粉8、螢石粉8、椰殼炭粉5、氮化鋁4、鎂砂粉7、莫來石粉10、凹凸棒土 8。
[0010]所述的塊狀變質(zhì)劑的質(zhì)量百分比成分為:Pr 3、Nd 1-3、La 3-6、Ti 1-2、B
0.3-0.5、余量為Al ;其由混合稀土金屬錠、AlTiB合金和純鋁錠經(jīng)熔煉、精煉、除氣除渣、攪拌均勻后，澆鑄成塊狀制得。
[0011]本實(shí)施例制得的鋁合金型材經(jīng)檢驗(yàn)，其力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度522Mpa，屈服強(qiáng)度為384Mpa，伸長率為15.1%。
[0012]將上述制得的鋁合金型材在20-40(TC冷熱循環(huán)熱疲勞試驗(yàn)，重復(fù)200次，無產(chǎn)生裂紋。
【權(quán)利要求】
1.一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟: (1)將爐料投入熔煉爐中進(jìn)行加熱熔煉，待爐料熔化后，撒上2/3量的覆蓋劑覆蓋，當(dāng)合金熔液升溫至710-730°C時，用爐料重量0.4-0.6%的C2Cl6進(jìn)行精煉，入爐靜置8_10min，至720-750°C時，將塊狀變質(zhì)劑壓入爐中央底部，進(jìn)行變質(zhì)處理，變質(zhì)反應(yīng)l_2min后，撒上剩余的1/3的覆蓋劑，靜置10-15min后即可進(jìn)行燒鑄，燒鑄前確保熔液中各合金元素的質(zhì)量百分含量為:Cu 3.5-4.2、Mg 1.2-1.8、Mn 0.4-0.8、Zn 0.10-0.15、Ti 0.1-0.2%、Sb 0.2-0.3%、Zr 0.35-0.45%、Fe 0.08-0.12%、Si 0.04-0.06%、Ge 0.03-0.05%、Bi0.02-0.03%、RE 0.04-0.08%、B 0.002-0.003%、余量為 Al ； (2)將熔液連續(xù)澆鑄成鑄錠，然后進(jìn)行均勻化退火處理，即將鑄錠先從室溫以75-900C /h 升溫至 280-320°C，保溫 3_4h，再以 40_50°C /h 升溫至 450_480°C，保溫 10_15h，再以60-80°C /h升溫至540-570°C，保溫6_8h，然后以50_60°C /h降溫至320_350°C，保溫3-5h，最后以45-55°C /h降溫至150-180°C，保溫4_8h，出爐空冷至室溫；均勻化退火后，將鑄錠加熱至450-480°C，用擠壓機(jī)擠壓成型，擠壓速率為7-9m/min ； (3)將鋁合金型材置于淬火爐中加熱至510-520°C，保溫30-50min，然后以280_320°C/h迅速降溫至140-160°C后，放入0-5°C冰鹽水中降至50°C以下；然后將從鹽水中取出的鋁合金型材在185-205°C下保溫2-4h ;隨爐空冷至室溫； (4)時效處理后的鋁合金型材經(jīng)過陽極氧化、電泳涂漆等工序后即得耐疲勞鋁合金型材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的覆蓋劑由下列重量份的原料混合而成:碳酸鈉I O-15、氯化鉀5-10、玻璃粉8-12、剛玉粉5-10、螢石粉5-10、椰殼炭粉4-6、氮化鋁3-5、鎂砂粉6-9、莫來石粉8_12、凹凸棒土 5_10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐疲勞鋁合金型材的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的塊狀變質(zhì)劑的質(zhì)量百分比成分為:Pr 2-4,Nd l-3、La 3-6,Ti 1-2,B 0.3_0.5、余量為Al ;其由混合稀土金屬錠、AlTiB合金和純鋁錠經(jīng)熔煉、精煉、除氣除渣、攪拌均勻后，澆鑄成塊狀制得。
【文檔編號】C22F1/057GK103484740SQ201310348542
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】陳鵬, 王沖, 金繼松 申請人:安徽環(huán)宇鋁業(yè)有限公司