本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種耐磨鋁合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的金屬材料破壞有三種形式：即斷裂、腐蝕和磨損。材料磨損盡管不象另外兩種形式，很少引起金屬工件災(zāi)難性的危害，但其造成的經(jīng)濟損失卻是相當驚人的。據(jù)統(tǒng)計，由磨損造成的經(jīng)濟損失，美國約500億美元/年，德國約300億馬克/年。我國每年因磨損造成球磨機磨球消耗近200萬噸，球磨機和各種破碎機襯板消耗近50萬噸，軋輥消耗近60萬噸，各種工程挖掘機和裝載機斗齒、各種耐磨輸送管道、各種破碎機錘頭和顎板、各種履帶板消耗也超過50萬噸。在各類磨損中，磨料磨損又占有重要的地位，在金屬磨損總量中占50％以上，磨損是冶金、礦山、機械、電力、煤炭、石油、交通、軍工等許多工業(yè)部門普遍存在并成為引起設(shè)備失效或材料破壞的一個重要原因，也是造成經(jīng)濟損失最多的問題之一。因此，研究和發(fā)展新型耐磨材料，以減少金屬磨損，對國民經(jīng)濟有重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨鋁合金材料及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.55-9.12%、鎂6.49-6.82%、鎢1.54-1.78%、鎂0.25-0.61%、硼0.13-0.17%，余量為鋁。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.79-9.03%、鎂6.66-6.80%、鎢1.63-1.75%、鎂0.46-0.57%、硼0.13-0.17%，余量為鋁。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.86%、鎂6.74%、鎢1.70%、鎂0.52%、硼0.16%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為920-980℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1354-1367℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至320-360℃的模具中，脫模后即得。
作為本發(fā)明進一步的方案：具體步驟中熔煉溫度為950℃。
作為本發(fā)明進一步的方案：具體步驟中精煉溫度為1363℃。
作為本發(fā)明進一步的方案：具體步驟中最后澆注到預(yù)熱至340℃的模具中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明中所述耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.55-9.12%、鎂6.49-6.82%、鎢1.54-1.78%、鎂0.25-0.61%、硼0.13-0.17%，余量為鋁；制備方法如下，按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為920-980℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1354-1367℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至320-360℃的模具中，脫模后即得。本發(fā)明制備的耐磨鋁合金材料，提高了合金耐磨性，其綜合性能優(yōu)于常用的高鐵鋼、鎢鋼和鑄鋁，具有極高的性能價格比。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。
實施例1
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.55%、鎂6.49%、鎢1.54%、鎂0.25%、硼0.13%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為920℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1354℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至320℃的模具中，脫模后即得。
實施例2
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.79%、鎂6.66%、鎢1.63%、鎂0.46%、硼0.13%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為920℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1354℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至320℃的模具中，脫模后即得。
實施例3
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.86%、鎂6.74%、鎢1.70%、鎂0.52%、硼0.16%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為950℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1363℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至340℃的模具中，脫模后即得。
實施例4
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵9.03%、鎂6.80%、鎢1.75%、鎂0.57%、硼0.17%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為980℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1367℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至360℃的模具中，脫模后即得。
實施例5
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵9.12%、鎂6.82%、鎢1.78%、鎂0.61%、硼0.17%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為980℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1367℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至360℃的模具中，脫模后即得。
對比例1
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.86%、鎂6.74%、鎢1.70%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為950℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1363℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至340℃的模具中，脫模后即得。
對比例2
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鐵8.86%、鎂0.52%、硼0.16%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為950℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1363℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至340℃的模具中，脫模后即得。
對比例3
一種耐磨鋁合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鎂6.74%、鎢1.70%、鎂0.52%、硼0.16%，余量為鋁。
一種耐磨鋁合金材料的制備方法，具體步驟為：
按照鋁鋁合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進行預(yù)熱到200℃，隨后放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為950℃，熔煉時間為51min，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1363℃，精煉后進行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至340℃的模具中，脫模后即得。
對比例4
中國專利“一種復(fù)合耐磨襯板、制造其的耐磨合金以及制造其的方法”（公開/公告號：CN 104249504B），包括如下步驟：1)配料，制備耐磨合金的配料，耐磨合金中成分的重量百分比如下:Cr(14-15.8)W％、C(2.0-3.2)W％、Si(0.3-1.2)W％、Mn(0.3-0.8)W％、S(0-0.015)W％、P(0-0.015)W％、Mo(0.2-2.0)W％、Ni(0-1.0)W％、Cu(0.3-1.2)W％、Re(0.2-0.4)W％，余量為Fe；2)入爐熔煉，耐磨合金和高韌性鋼分開熔煉：甲爐熔煉耐磨合金1500℃出爐，進A澆包；乙爐熔煉高韌性鋼1700℃出爐，進B澆包；3)鋼水澆鑄，先將耐磨合金鋼水澆注至型腔內(nèi)，再將高韌性鋼鋼水澆注至型腔內(nèi)：31)準備好合適的鑄模，A澆包靜置，待冷卻至1400℃后，通過下層澆鑄系統(tǒng)向型腔澆注，至理論高度-1cm；32)冷卻1-3分鐘，型腔澆注體表面溫度冷卻至1200±30℃，B澆包通過上層澆鑄系統(tǒng)澆注至理論高度；33)A澆包進行補澆，直至充滿整個冒口；34)冒口覆蓋保溫劑延時補縮；4)鑄件表面處理，打掉澆冒口，清理殘根、飛邊、毛刺；5)鑄件熱處理，進行淬火、回火處理:51)調(diào)配淬火液；52)鑄件分散裝爐，階段長時間12-20小時升溫至900-1000℃之間；53)保溫6小時以上出爐，在靜止空氣中靜置5分鐘后，淬入攪拌均勻的淬火液中，壓縮空氣攪拌5小時以上；54)待鑄件冷卻至500℃以下，再靜置空氣中繼續(xù)冷卻至常溫，進爐回火150-250℃時間3-6小時；55)出爐后冷卻至常溫。
對比例5
中國專利“一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金及其制備工藝”（公開/公告號：CN 104264029A），該耐磨合金由納米陶瓷粉料、金屬粉料復(fù)合制備而成。配制的耐磨合金總重量為5000g，各種原料比例是：納米陶瓷粉料總重量1000g，其中WC：TiC：SiC：CeO：YO的比值為1:0.1:0.2:0.2:0.1，后面四項重量之和為375g；其余為納米WC粉料。金屬粉料中的比例為還原鋁粉：鎂-鉻復(fù)合粉：鋁粉、鐵粉、鎂粉＝1:0.5：0.025（0.01+0.01+0.005）；其中鋁、鐵、鎂粉料重量之和為65.57g；還原鋁粉2622.95g，鎂-鉻粉1311.48g。制備工藝按下述步驟進行：首先配置“PVB+無水乙醇”膠狀溶液；按設(shè)計比例稱取納米級陶瓷粉料WC、TiC、SiC、CeO及YO，與無水乙醇混合后用超聲波分散成單顆粒狀態(tài)，每100g粉料加入無水乙醇180ml，然后將其倒入預(yù)先加了“PVB+無水乙醇膠液”的攪拌器中緩慢攪拌，（轉(zhuǎn)速不超過120轉(zhuǎn)/min）；然后加入其它金屬粉料，再將攪拌機轉(zhuǎn)速調(diào)到300轉(zhuǎn)/min以上，攪拌12小時。將料漿在真空條件下干燥、球磨和篩分，得到混合均勻的粉料；將粉料壓制成坯體。將該坯體置于普通電爐中做氧化處理，即在有空氣條件下將坯體加熱到450℃，保溫250min，使那些金屬顆粒表面形成一層厚度為納米級的氧化膜。燒結(jié)是在氮氣保護條件下完成，在1200℃燒結(jié)，保溫100分鐘。燒結(jié)結(jié)束后采用粉碎和球磨方式將塊狀合金制成粉末，即為耐磨合金成品。
綜上所述，將本發(fā)明實施例1-5制備及對比例1-5制備的鋁合金材料按照GB/T 1817-1995標準進行測試；本發(fā)明實施例1-5制備的鋁合金材料，在顆粒運動時線速度小于20m/s，顆粒直徑小于1mm，耐磨性是高猛鋼的10-15倍，是鎢鋼的8-9倍，且在直徑400mm剛玉砂輪、轉(zhuǎn)速為3000r/min、接觸壓為50KN的條件下，其耐磨程度小于0.0021～0.0078mm3/h，與剛體粘接抗拉強度大于80MPa，抗剪強度大于40MPa；而對比例1-5制備的鋁合金材料，在直徑400mm剛玉砂輪、轉(zhuǎn)速為3000r/min、接觸壓為50KN的條件下，其耐磨程度為0.017～0.048mm3/h，與剛體粘接抗拉強度為31-64MPa，抗剪強度為15-26MPa。
上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。