鋁合金材料及其淬火處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋁合金材料及其淬火處理工藝，本鋁合金材料含有如下的組分：鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳、鈦、鈹和鉬，本淬火處理工藝，包括以下步驟：（1）將鋁合金材料制成直徑不大于45mm的電纜形狀；（2）將鋁合金材料至于淬火爐中加熱，使得鋁合金材料加熱后，鋁合金材料的溫度為450℃；（3）將鋁合金材料快速置于淬火槽中，進(jìn)行強(qiáng)制快速冷卻，完成鋁合金材料的淬火。本發(fā)明綜合提高了鋁合金材料的各方面性能，增強(qiáng)鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度和拉伸性能，提高鋁合金材料的抗張強(qiáng)度、屈服極限以及耐熱性能；淬火處理工藝便于控制和實(shí)現(xiàn)，淬火透徹，鋁合金材料達(dá)到穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固、均勻組分連接應(yīng)力分布。
【專利說明】鋁合金材料及其淬火處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金材料及其淬火處理工藝，屬于金屬材料機(jī)金屬材料的加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁是純白色輕金屬，有延展性，商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣中加熱猛烈燃燒，并發(fā)出炫目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，難溶于水。鋁在地殼中的含量僅次于氧和硅，居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素。航空、建筑、汽車三大重要行業(yè)的發(fā)展，要求材料特性具有鋁及其合金的獨(dú)特性質(zhì)，這就大大有利于這種新金屬鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用，鋁的應(yīng)用極為廣泛。
[0003]鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用，工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之伸入。鋁合金密度低，但是強(qiáng)度比較高，接近甚至超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣發(fā)使用，使用量僅次于鋼。一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機(jī)械性能，物理性能和抗腐蝕性能。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，因此，鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)之一。
[0004]鋁合金材料大量運(yùn)用于建筑、民用和工業(yè)領(lǐng)域，而目前工業(yè)用高強(qiáng)度鋁合金材料很多不同的要求，如，要求具有高強(qiáng)度、高韌性和良好的加工成型性能、高耐腐蝕能力，有多種表面處理性能或者良好的熱處理性能等。目前，高強(qiáng)鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用的數(shù)量和范圍越來越大，但，現(xiàn)有的高強(qiáng)鋁合金材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)領(lǐng)域的要求?，F(xiàn)有高強(qiáng)鋁合金材料只滿足上述部分條件，不能同時(shí)滿足上述所有條件，尤其是在加工成型、表面質(zhì)量、熱處理等性能方面不能滿足。這也使得高強(qiáng)度鋁合金材料在工業(yè)領(lǐng)域中的使用收到限制，影響高強(qiáng)度鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域的使用量。綜上，運(yùn)用于工業(yè)領(lǐng)域的鋁合金材料一般要求具有高強(qiáng)度，高韌性、高表面質(zhì)量和多種表面處理能力，但是由于這種鋁合金化程度高，其存在加工成型困難、熱處理要求高、表面質(zhì)量差、表面吃力困難的不足。
[0005]高強(qiáng)鋁合金具有強(qiáng)度高，塑性好，可焊性好以及耐腐蝕性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)的各種結(jié)構(gòu)件和其他強(qiáng)度要求高的高應(yīng)力焊接結(jié)構(gòu)件上，是目前許多軍用和民用飛機(jī)、交通運(yùn)輸工具中不可缺少的重要結(jié)構(gòu)材料。隨著航天航空技術(shù)發(fā)展對材料要求的日益提聞，研究人員正著力開發(fā)強(qiáng)度更聞，綜合性能優(yōu)良的聞強(qiáng)度可焊接招合金，目如為提聞焊接用的高強(qiáng)度鋁合金的綜合性能，主要是在追求材料高強(qiáng)度的同時(shí)，降低由于強(qiáng)度提高對抗應(yīng)力腐蝕性能、斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度等造成不良影響。
[0006]隨著各行業(yè)對高強(qiáng)度鋁合金的要求日益提高，并提出了高載荷、輕質(zhì)化、高強(qiáng)、高韌、高模量、良好耐腐蝕性能及焊接性能等一系列要求，但目前的研究在一味追求高強(qiáng)度、高韌性鋁合金卻忽視了提高材料的焊接性能，使得現(xiàn)有的鋁合金材料要么強(qiáng)度高而焊接性能差或者焊接性能好膽強(qiáng)度低，導(dǎo)致部分鋁合金結(jié)構(gòu)零件的尺寸選擇上偏向與尺寸較厚且焊接性能較好的材料。零件尺寸較厚主要由兩個(gè)發(fā)面原因:一方面由于強(qiáng)度低而達(dá)不到需要的強(qiáng)度，因此借助厚度來解決所需的高載荷問題；另一方面現(xiàn)存的鋁合金大多數(shù)是追求高強(qiáng)度高韌性，而很少又在強(qiáng)度基礎(chǔ)上重視焊接性能的，因此，在高潛伏鋁合金焊接方面的不足，使得鋁合金的結(jié)構(gòu)件在選擇上會(huì)偏向強(qiáng)度低而有較好的焊接性能的材料，從而會(huì)造成的零件尺寸較厚導(dǎo)致無法滿足鋁合金結(jié)構(gòu)件高載荷和輕質(zhì)化的要求。
[0007]發(fā)明人檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01210225837.7的發(fā)明專利(一種鐵合金材料)，其特征是:組成合金材料的金屬兀素為Fe、Co、N1、Cu、Cr ;合金材料各兀素質(zhì)量百分成分:Co16.81 ?17.08，Nil6.83 ?17.20，Cu 17.69 ?18.40，Cr 14.58 ?15.37，F(xiàn)e 32.02?33.05，其余為雜質(zhì)元素，各組成元素的質(zhì)量百分比之和為100%。其優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明提供的鐵合金材料，添加各的元素使合金材料具有良好強(qiáng)度、韌性及力學(xué)性能，從而具有很好的壓縮強(qiáng)度和塑性，隨熱處理溫度的升高，該材料壓縮強(qiáng)度沒有明顯的降低，且塑性得到大幅度的提升，同時(shí)合金材料具有耐高溫性。合金材料在800°C溫度下退火保溫5小時(shí)后，合金材料的強(qiáng)度和塑性綜合性能最佳。但是該鐵合金材料制作程序復(fù)雜，制作成本高，周期長。
[0008]還檢索發(fā)現(xiàn)申請?zhí)枮?01310712907.6的發(fā)明公開一種銀合金材料以及其制備工藝，銀合金材料由重量組分的合金成分組成:銀85-96，銅1-3，鋅1.0-1.6，鈀0.2-1.0,鎘0.2-0.8，鋯1.2-2.0，釕1.1-2.0，鎂0.5-1.3。該發(fā)明提高了銀合金的耐高溫性能、延展性和硬度，使銀合金材料更易于造型，且在銀合金材料中添加的的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了銀合金材料的整體穩(wěn)定性和銀合金材料的延展性，使銀合金更易于加工成型，因?yàn)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的三元合金金屬絲比較細(xì)致，且包裹在銀-銅的二元合金中，不影響銀合金材料的成色和加工后的飾品的美觀度。等離子清洗機(jī)清洗可以使銀合金材料不易氧化。但是該專利的材料成本高，由于較高的價(jià)格導(dǎo)致應(yīng)用范圍受限，不可能廣泛應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述存在的問題，本發(fā)明公開了鋁合金材料及淬火處理工藝，本鋁合金材料的組分及淬火處理工藝如下:
鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.01%?0.07%,
鍺:0.02%?0.08%,
鎂:0.3%?1.0%,
銅:0.5%?1.5%,
鐵:0.5%?1.8%,
硅:0.3%?1.1%，
錳:0.01%?0.15%,
鎳:0.02%?0.12%,
鈦:0.1%?1.0%。
[0010]所述鋁合金材料中還包括鈹，所述鈹?shù)闹亓堪俜直葹?.0029Γ0.01%。
[0011]所述鋁合金材料中還包括鑰，所述鑰的重量百分比為0.019Γ0.1%。
[0012]所述鋁合金材料中各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.02%?0.06%,
鍺:0.03%?0.06%,
鎂:0.5%?0.8%,
銅:0.7%?1.3%,
鐵:0.8%?1.5%,
硅:0.5%?0.9%,
錳:0.04%?0.11%,
鎳:0.04%?0.09%,
鈦:0.3%?0.7%,
鈹:0.004%?0.008%,
鑰:0.03%?0.08%,
其余成分為招。
[0013]所述鋁合金材料中各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.04%,鍺:0.04%,鎂:0.6%，銅:1.0%，鐵:1.1%，硅:0.7%，錳:0.08%,鎳:0.07%,鈦:0.5%，鈹:0.006%，鑰:0.05%，其余成分為鋁。
[0014]鋁合金材料的淬火處理工藝，包括以下步驟:
(1)將鋁合金材料制成直徑不大于45mm的電纜形狀；
(2)將步驟(I)所得的鋁合金材料至于淬火爐中加熱，調(diào)節(jié)淬火爐的加熱溫度，使得鋁合金材料加熱后，鋁合金材料的溫度為450°C ；
(3)將步驟(2)處理后的溫度維持在450°C的鋁合金材料，從淬火爐中取出，快速置于淬火槽中，進(jìn)行強(qiáng)制快速冷卻，完成鋁合金材料的淬火。
[0015]所述步驟(3)中鋁合金材料的淬火處理時(shí)，鋁合金材料芯部的冷卻速度為4?4.5。。/S。
[0016]本發(fā)明的通過在鋁中增加鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳、鈦、鈹和鑰諸多元素，綜合提高了鋁合金材料的各方面性能，增強(qiáng)鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度和拉伸性能，提高鋁合金材料的抗張強(qiáng)度、屈服極限以及耐熱性能，抗拉強(qiáng)度大于465Mpa，延伸率大于5.5%，硬度HB125?140，屈服強(qiáng)度305?355Mpa;同時(shí)，還可以提高合金的塑性，使得鋁合金具有更好的應(yīng)用市場。
[0017]本發(fā)明的鋁合金材料中適量地把銅和鎂的含量降低，進(jìn)而改進(jìn)鋁合金的加工成型能力，也提高了加工產(chǎn)品的表面質(zhì)量和表面處理性能，同時(shí)銅和鎂的含量降低后，減少了鋁合金材料中AlCu2、AlCuMg等強(qiáng)化相,從而降低了淬火敏感性,具備了在線淬火能力和延時(shí)洋火能力，提聞了材料熱處理能力。因此，本發(fā)明的招合金材料具有聞強(qiáng)度、聞朝性、良好的加工成型能力、高表面質(zhì)量和良好的熱處理能力，尤其是具有在線淬火和延時(shí)淬火能力，克服了現(xiàn)有高強(qiáng)鋁合金材料均不能實(shí)現(xiàn)在在線淬火的不足。
[0018]本發(fā)明的鋁合金材料的淬火處理工藝，鋁合金材料為直徑不大于45mm的電纜形狀，有利于快速淬火透，提高鋁合金材料的淬火效果和效率，達(dá)到穩(wěn)定的較好的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接穩(wěn)固，提高鋁合金材料的使用性能和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0019]本發(fā)明的鋁合金材料的淬火處理工藝，操作相對簡單，過程控制容易，且容易達(dá)到預(yù)期的淬火環(huán)境和達(dá)到預(yù)期的淬火效果，淬火處理的合格率高。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于所描述的本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0022]實(shí)施例1:
鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.01%,鍺:0.02%,鎂:0.3%,銅:0.5%,鐵:0.5%,硅:0.3%,錳:0.01%,鎳:0.02%,鈦:0.1%。
[0023]實(shí)施例2:
鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.07%，鍺:(λ 08%，鎂:L0%，銅:L5%，鐵:L8%，硅:1.1%，錳:0.15%，鎳:0.12%，鈦:1.0%。
[0024]實(shí)施例3:
鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.01%,鍺:0.02%,鎂:0.3%,銅:0.5%,鐵:0.5%,硅:0.3%,錳:0.01%,鎳:0.02%,鈦:0.1% ；
所述鋁合金材料中還包括鈹，所述鈹?shù)闹亓堪俜直葹?.002%。
[0025]實(shí)施例4:
鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.07%，鍺:(λ 08%，鎂:L0%，銅:L5%，鐵:L8%，硅:1.1%，錳:0.15%，鎳:0.12%，鈦:1.0% ；
所述鋁合金材料中還包括鈹，所述鈹?shù)闹亓堪俜直葹?.01%。
[0026]實(shí)施例5:
鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.01%,鍺:0.02%,鎂:0.3%,銅:0.5%,鐵:0.5%,硅:0.3%,錳:0.01%,鎳:0.02%,鈦:0.1% ； 所述鋁合金材料中還包括鈹，所述鈹?shù)闹亓堪俜直葹?.002% ；
所述鋁合金材料中還包括鑰，所述鑰的重量百分比為0.01%。
[0027]實(shí)施例6:
鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.07%，鍺:(λ 08%，鎂:L0%，銅:L5%，鐵:L8%，硅:1.1%，錳:0.15%，鎳:0.12%，鈦:1.0% ；
所述鋁合金材料中還包括鈹，所述鈹?shù)闹亓堪俜直葹?.01% ；
所述鋁合金材料中還包括鑰，所述鑰的重量百分比為0.1%。
[0028]實(shí)施例7:
鋁合金材料中各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.02%,鍺:0.03%,鎂:0.5%,銅:0.7%,鐵:0.8%,硅:0.5%,錳:0.04%,鎳:0.04%,鈦:0.3%，鈹:0.004%，鑰:0.03%，其余成分為鋁。
[0029]實(shí)施例8:
鋁合金材料中各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.06%，鍺:(λ 06%，鎂:(λ 8%，銅:L3%，鐵:L5%，硅:(λ 9%，錳:(λ 11%，鎳:
0.09%，鈦:0.7%，鈹:0.008%，鑰:0.08%，其余成分為鋁。
[0030]實(shí)施例9:
所述鋁合金材料中各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.04%,鍺:0.04%,鎂:0.6%，銅:1.0%，鐵:1.1%，硅:0.7%，錳:0.08%,鎳:0.07%,鈦:
0.5%，鈹:0.006%，鑰:0.05%，其余成分為鋁。
[0031]實(shí)施例10:
鋁合金材料的淬火處理工藝，包括以下步驟:
(1)將鋁合金材料制成直徑不大于45mm的電纜形狀；
(2)將步驟(I)所得的鋁合金材料至于淬火爐中加熱，調(diào)節(jié)淬火爐的加熱溫度，使得鋁合金材料加熱后，鋁合金材料的溫度為450°C ；
(3)將步驟(2)處理后的溫度維持在450°C的鋁合金材料，從淬火爐中取出，快速置于淬火槽中，進(jìn)行強(qiáng)制快速冷卻，完成鋁合金材料的淬火。
[0032]實(shí)施例11:
鋁合金材料的淬火處理工藝，其他操作如實(shí)施例10，所述步驟(3)中鋁合金材料的淬火處理時(shí)，鋁合金材料芯部的冷卻速度為Γ4.50C /S。
[0033]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
[0034]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.鋁合金材料，主要成分是鋁，鋁合金材料中包括如下組分:鎘、鍺、鎂、銅、鐵、硅、錳、鎳和鈦，其特征是所述各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.01%?0.07%,
鍺:0.02%?0.08%,
鎂:0.3%?1.0%,
銅:0.5%?1.5%,
鐵:0.5%?1.8%,
硅:0.3%?1.1%，
錳:0.01%?0.15%,
鎳:0.02%?0.12%,
鈦:0.1%?1.0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料，其特征是所述鋁合金材料中還包括鈹，所述鈹?shù)闹亓堪俜直葹?.0029Π).01%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁合金材料，其特征是所述鋁合金材料中還包括鑰，所述鑰的重量百分比為0.019Γ0.1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金材料，其特征是所述鋁合金材料中各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.02%?0.06%,
鍺:0.03%?0.06%,
鎂:0.5%?0.8%,
銅:0.7%?1.3%,
鐵:0.8%?1.5%,
硅:0.5%?0.9%,
錳:0.04%?0.11%,
鎳:0.04%?0.09%,
鈦:0.3%?0.7%,
鈹:0.004%?0.008%,
鑰:0.03%?0.08%, 其余成分為招。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金材料，其特征是所述鋁合金材料中各組分的重量百分比分別為:
鎘:0.04%,鍺:0.04%,鎂:0.6%，銅:1.0%，鐵:1.1%，硅:0.7%，錳:0.08%,鎳:0.07%,鈦:0.5%，鈹:0.006%，鑰:0.05%，其余成分為鋁。
6.如權(quán)利要求4所述的鋁合金材料的淬火處理工藝，其特征是包括以下步驟: (1)將鋁合金材料制成直徑不大于45mm的電纜形狀； (2)將步驟(I)所得的鋁合金材料至于淬火爐中加熱，調(diào)節(jié)淬火爐的加熱溫度，使得鋁合金材料加熱后，鋁合金材料的溫度為450°C ； (3)將步驟(2)處理后的溫度維持在450°C的鋁合金材料，從淬火爐中取出，快速置于淬火槽中，進(jìn)行強(qiáng)制快速冷卻，完成鋁合金材料的淬火。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁合金材料的淬火處理工藝，其特征是所述步驟(3)中鋁合金材料的淬火處理時(shí)，鋁合金材料芯部的冷卻速度為4?4.50C /S。
【文檔編號】C22F1/05GK104357717SQ201410573855
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】錢國東 申請人:無錫樂華自動(dòng)化科技有限公司