本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金材料的制備工藝。

背景技術(shù)：

鋁合金是以鋁為基的合金的總稱，主要合金元素包括銅、硅、鎂、鋅、錳，次要元素含有鎳、鐵、鈦、鋰，合金中的主要元素含量、配比以及雜質(zhì)含量對(duì)合金成品的性能有很大影響。目前，鋁合金材料大量被應(yīng)用于建筑、軍用和工業(yè)領(lǐng)域，民用和軍工企業(yè)生產(chǎn)的鋁合金材料強(qiáng)度低、硬度低、韌性差、耐腐蝕性低，不能滿足現(xiàn)代科技發(fā)展對(duì)鋁合金材料高載荷、輕質(zhì)化、韌性好以及使用壽命長等要求，因此，需要對(duì)鋁合金的成分含量及生產(chǎn)加工工藝做進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種鋁合金材料的制備工藝，該種鋁合金材料制備簡(jiǎn)單，成本低，具有力學(xué)強(qiáng)度高、硬度高、延伸率好、耐腐蝕性能強(qiáng)等特點(diǎn)，整體性能優(yōu)良全面，使用壽命長，極大地拓寬該種鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，適宜推廣應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種鋁合金材料的制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)備用：al80-120份、si1.2-2.4份、fe0.6-1.2份、cu0.4-1.0份、mn0.3-0.9份、ni0.1-0.5份、mg2.3-4.1份、zn3.6-4.8份、co0.2-0.8份、sr0.1-0.5份和ti0.2-0.8份；

(2)將熔煉爐進(jìn)行升溫，按熔點(diǎn)從高到低的順序依次加入所述原料單質(zhì)，待原料單質(zhì)全部熔化后，保溫30-40min，然后隨爐空冷至740-780℃后再保溫20-30min，得合金熔液；

(3)將合金熔液澆注至預(yù)熱模具中，待合金熔液凝固后開模，并將形成的合金鑄錠空冷至室溫；

(4)將制得的合金鑄錠置于馬弗爐中進(jìn)行均勻化退火處理；

(5)將步驟(4)處理后的鑄錠在馬弗爐中升溫至580-620℃，并保溫25-35min，再以10℃/min的降溫速度將溫度降支470℃，并保溫20-30min，之后將鑄錠置于淬火爐中，水冷至室溫；

(6)將步驟(5)處理后的鑄錠置于馬弗爐中，升溫至180-220℃，保溫5-15min后，再降溫至110℃，并保溫4-6h，空冷至室溫即可。

進(jìn)一步地，所述鋁合金材料由以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)制成：al90-110份、si1.6-2.0份、fe0.8-1.0份、cu0.5-0.9份、mn0.4-0.8份、ni0.1-0.3份、mg2.8-3.6份、zn4.0-4.4份、co0.4-0.6份、sr0.2-0.4份和ti0.3-0.5份。

更進(jìn)一步地，所述鋁合金材料由以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)制成：al100份、si1.8份、fe0.9份、cu0.7份、mn0.6份、ni0.2份、mg3.2份、zn4.2份、co0.5份、sr0.3份和ti0.4份。

進(jìn)一步地，在步驟(2)中，所述熔煉爐中充滿氬氣或者氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，所述模具的預(yù)熱溫度為420-480℃。

進(jìn)一步地，在步驟(4)中，所述均勻化退火處理的溫度為480-520℃，保溫時(shí)間為2-3h，隨爐冷至250℃后空冷至室溫。

進(jìn)一步地，在步驟(5)中，所述鑄錠從馬弗爐轉(zhuǎn)移至淬火爐中所用時(shí)間小于等于5s。

進(jìn)一步地，在步驟(6)中，所述馬弗爐的升溫速率為15℃/min，升溫速率為20℃/min。

本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明通過對(duì)傳統(tǒng)及現(xiàn)有技術(shù)鋁合金成分、含量及生產(chǎn)加工工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，使得成品鋁合金材料內(nèi)部晶粒結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，提高了鋁合金材料的機(jī)械加工性能及熱處理性能，并且該種鋁合金材料力學(xué)強(qiáng)度高(拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度)、硬度高、延伸率好、耐腐蝕性能強(qiáng)，整體性能優(yōu)越，延長了鋁合金材料的使用壽命，極大地拓寬該種鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，適宜推廣應(yīng)用；

本發(fā)明在鋁合金材料的制備工藝過程中減少了鉻、鎳等貴重金屬及難熔金屬的應(yīng)用，降低了成本及生產(chǎn)能耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種鋁合金材料的制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)備用：al80kg、si1.2kg、fe0.6-1.2kg、cu0.4kg、mn0.3kg、ni0.1kg、mg2.3kg、zn3.6kg、co0.2kg、sr0.1kg和ti0.2kg；

(2)先將熔煉爐進(jìn)行升溫，并在熔煉爐內(nèi)充滿氬氣作為熔煉保護(hù)氣體，之后按熔點(diǎn)從高到低的順序依次加入所述原料單質(zhì)，待原料單質(zhì)全部熔化后，保溫30min，然后隨爐空冷至740℃后再保溫20min，得合金熔液；

(3)將合金熔液澆注至預(yù)熱溫度為420℃的模具中，待合金熔液凝固后開模，并將形成的合金鑄錠空冷至室溫；

(4)將制得的合金鑄錠置于馬弗爐中均勻化退火處理2h，退火溫度為480℃，退火處理結(jié)束后隨爐冷至250℃后空冷至室溫；

(5)將步驟(4)處理后的鑄錠在馬弗爐中升溫至580℃，并保溫25min，再以10℃/min的降溫速度將溫度降支470℃，并保溫20min，之后將鑄錠置于淬火爐中，水冷至室溫，且將鑄錠從馬弗爐轉(zhuǎn)移至淬火爐中所用時(shí)間為5s；

(6)將步驟(5)處理后的鑄錠置于馬弗爐中，升溫至180℃，保溫5min后，再降溫至110℃，并保溫4h，其中，在這過程中馬弗爐的升溫速率為15℃/min，升溫速率為20℃/min，最后空冷至室溫即制得本發(fā)明的鋁合金材料。

實(shí)施例2

一種鋁合金材料的制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)備用：al90kg、si1.6kg、fe0.8kg、cu0.5kg、mn0.4kg、ni0.1kg、mg2.8kg、zn4.0kg、co0.4kg、sr0.2kg和ti0.3kg；

(2)先將熔煉爐進(jìn)行升溫，并在熔煉爐內(nèi)充滿氮?dú)庾鳛槿蹮挶Ｗo(hù)氣體，之后按熔點(diǎn)從高到低的順序依次加入所述原料單質(zhì)，待原料單質(zhì)全部熔化后，保溫32min，然后隨爐空冷至750℃后再保溫22min，得合金熔液；

(3)將合金熔液澆注至預(yù)熱溫度為430℃的模具中，待合金熔液凝固后開模，并將形成的合金鑄錠空冷至室溫；

(4)將制得的合金鑄錠置于馬弗爐中均勻化退火處理2.2h，退火溫度為490℃，退火處理結(jié)束后隨爐冷至250℃后空冷至室溫；

(5)將步驟(4)處理后的鑄錠在馬弗爐中升溫至590℃，并保溫28min，再以10℃/min的降溫速度將溫度降支470℃，并保溫22min，之后將鑄錠置于淬火爐中，水冷至室溫，且將鑄錠從馬弗爐轉(zhuǎn)移至淬火爐中所用時(shí)間為4s；

(6)將步驟(5)處理后的鑄錠置于馬弗爐中，升溫至190℃，保溫8min后，再降溫至110℃，并保溫4.5h，其中，在這過程中馬弗爐的升溫速率為15℃/min，升溫速率為20℃/min，最后空冷至室溫即制得本發(fā)明的鋁合金材料。

實(shí)施例3

一種鋁合金材料的制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)備用：al100kg、si1.8kg、fe0.9kg、cu0.7kg、mn0.6kg、ni0.2kg、mg3.2kg、zn4.2kg、co0.5kg、sr0.3kg和ti0.4kg；

(2)先將熔煉爐進(jìn)行升溫，并在熔煉爐內(nèi)充滿氬氣作為熔煉保護(hù)氣體，之后按熔點(diǎn)從高到低的順序依次加入所述原料單質(zhì)，待原料單質(zhì)全部熔化后，保溫35min，然后隨爐空冷至760℃后再保溫25min，得合金熔液；

(3)將合金熔液澆注至預(yù)熱溫度為450℃的模具中，待合金熔液凝固后開模，并將形成的合金鑄錠空冷至室溫；

(4)將制得的合金鑄錠置于馬弗爐中均勻化退火處理2.5h，退火溫度為500℃，退火處理結(jié)束后隨爐冷至250℃后空冷至室溫；

(5)將步驟(4)處理后的鑄錠在馬弗爐中升溫至600℃，并保溫30min，再以10℃/min的降溫速度將溫度降支470℃，并保溫25min，之后將鑄錠置于淬火爐中，水冷至室溫，且將鑄錠從馬弗爐轉(zhuǎn)移至淬火爐中所用時(shí)間為5s；

(6)將步驟(5)處理后的鑄錠置于馬弗爐中，升溫至200℃，保溫10min后，再降溫至110℃，并保溫5h，其中，在這過程中馬弗爐的升溫速率為15℃/min，升溫速率為20℃/min，最后空冷至室溫即制得本發(fā)明的鋁合金材料。

實(shí)施例4

一種鋁合金材料的制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)備用：al110kg、si2.0kg、fe1.0kg、cu0.9kg、mn0.8kg、ni0.3kg、mg3.6kg、zn4.4kg、co0.6kg、sr0.4kg和ti0.5kg；

(2)先將熔煉爐進(jìn)行升溫，并在熔煉爐內(nèi)充滿氬氣作為熔煉保護(hù)氣體，之后按熔點(diǎn)從高到低的順序依次加入所述原料單質(zhì)，待原料單質(zhì)全部熔化后，保溫38min，然后隨爐空冷至760℃后再保溫28min，得合金熔液；

(3)將合金熔液澆注至預(yù)熱溫度為460℃的模具中，待合金熔液凝固后開模，并將形成的合金鑄錠空冷至室溫；

(4)將制得的合金鑄錠置于馬弗爐中均勻化退火處理2.8h，退火溫度為510℃，退火處理結(jié)束后隨爐冷至250℃后空冷至室溫；

(5)將步驟(4)處理后的鑄錠在馬弗爐中升溫至610℃，并保溫32min，再以10℃/min的降溫速度將溫度降支470℃，并保溫28min，之后將鑄錠置于淬火爐中，水冷至室溫，且將鑄錠從馬弗爐轉(zhuǎn)移至淬火爐中所用時(shí)間為4s；

(6)將步驟(5)處理后的鑄錠置于馬弗爐中，升溫至210℃，保溫12min后，再降溫至110℃，并保溫5.5h，其中，在這過程中馬弗爐的升溫速率為15℃/min，升溫速率為20℃/min，最后空冷至室溫即制得本發(fā)明的鋁合金材料。

實(shí)施例5

一種鋁合金材料的制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)稱取以下按重量份計(jì)的金屬原料單質(zhì)備用：al120kg、si2.4kg、fe1.2kg、cu1.0kg、mn0.9kg、ni0.5kg、mg4.1kg、zn4.8kg、co0.8kg、sr0.5kg和ti0.8kg；

(2)先將熔煉爐進(jìn)行升溫，并在熔煉爐內(nèi)充滿氮?dú)庾鳛槿蹮挶Ｗo(hù)氣體，之后按熔點(diǎn)從高到低的順序依次加入所述原料單質(zhì)，待原料單質(zhì)全部熔化后，保溫40min，然后隨爐空冷至780℃后再保溫30min，得合金熔液；

(3)將合金熔液澆注至預(yù)熱溫度為480℃的模具中，待合金熔液凝固后開模，并將形成的合金鑄錠空冷至室溫；

(4)將制得的合金鑄錠置于馬弗爐中均勻化退火處理3h，退火溫度為520℃，退火處理結(jié)束后隨爐冷至250℃后空冷至室溫；

(5)將步驟(4)處理后的鑄錠在馬弗爐中升溫至620℃，并保溫35min，再以10℃/min的降溫速度將溫度降支470℃，并保溫30min，之后將鑄錠置于淬火爐中，水冷至室溫，且將鑄錠從馬弗爐轉(zhuǎn)移至淬火爐中所用時(shí)間為4s；

(6)將步驟(5)處理后的鑄錠置于馬弗爐中，升溫至220℃，保溫15min后，再降溫至110℃，并保溫6h，其中，在這過程中馬弗爐的升溫速率為15℃/min，升溫速率為20℃/min，最后空冷至室溫即制得本發(fā)明的鋁合金材料。

性能檢測(cè)

對(duì)上述實(shí)施例1-5制得的鋁合金材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度、延伸率以及耐腐蝕性性能檢測(cè)，測(cè)其平均數(shù)值與鋁合金材料7075-t651的性能參數(shù)對(duì)比，具體見下表1；

表1

由上表1可知本發(fā)明的鋁合金材料與典型鋁合金材料7075-t651在拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度、延伸率和耐腐蝕性的測(cè)試數(shù)據(jù)可知，無論單一性能還是綜合性能，本發(fā)明中所述的鋁合金材料均優(yōu)于典型的鋁合金材料7075-t651，可以滿足各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的要求，使用壽命長。

上述的耐腐蝕性能檢測(cè)是將鋁合金材料置于置于濃度為75％的硫酸中，觀察其隨時(shí)間變化的質(zhì)量損失率并記錄。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。