本發(fā)明涉及鋁合金，尤其涉及一種鋁合金材料的制備工藝及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，對材料性能的要求日益提高，特別是在航空航天、汽車制造、軌道交通等領(lǐng)域，對輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐蝕性能優(yōu)異的鋁合金材料的需求不斷增長。鋁合金因其低密度、高強(qiáng)度、良好的加工性能和優(yōu)異的耐腐蝕性，已成為這些領(lǐng)域中不可或缺的關(guān)鍵材料。

2、然而，傳統(tǒng)的鋁合金材料在力學(xué)性能和耐腐蝕性方面存在一定的局限性。例如，鋁合金在高溫下的強(qiáng)度和耐蝕性往往不足以滿足日益嚴(yán)苛的應(yīng)用要求。此外，鋁合金在熔煉和鑄造過程中容易產(chǎn)生夾雜和氣孔，這些缺陷會嚴(yán)重影響材料的力學(xué)性能和使用壽命。因此，開發(fā)新型鋁合金材料及其制備工藝，以提高其綜合性能，已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的一個研究熱點。

3、在鋁合金材料的制備過程中，熔煉和過濾是至關(guān)重要的步驟。傳統(tǒng)的過濾方法，如使用單層陶瓷過濾板或簡單的物理過濾，往往無法有效去除鋁合金熔體中的非金屬夾雜物和氣體，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的性能不佳。此外，現(xiàn)有的過濾材料在高溫下的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度也不足以滿足高性能鋁合金材料制備的需求。

4、為了解決這些問題，研究人員進(jìn)行了大量的研究和探索，以尋求更有效的過濾技術(shù)和材料。例如，通過引入微合金化元素、改進(jìn)熱處理工藝、采用新型過濾介質(zhì)等方法，以提高鋁合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性。盡管這些研究取得了一定的進(jìn)展，但仍需進(jìn)一步的研究和開發(fā)，以實現(xiàn)鋁合金材料性能的全面提升。

5、中國發(fā)明專利cn114921698a公開了一種低粗晶環(huán)的鋁合金型材及其制備方法；低粗晶環(huán)的鋁合金型材，按重量百分?jǐn)?shù)計，組分包括：0.62％~0.68％硅、0.81％~1.13％錳、1.37％~1.46％鎂、0.73％~0.91％鐵、0.17％~0.35％鉻、0.11％~0.21％鈦、0.07％~0.13％銅、0.12％~0.27％鋅、0.08％~0.15％錫、0.1％~0.25％釩、0.09％~0.18％鋇以及余量鋁；該發(fā)明的鋁合金型材通過優(yōu)選合適的金屬原料，一方面使得鋁合金型材的切削加工性能得到提升，另一方面抑制了鋁合金型材在擠壓過程中產(chǎn)生的晶粒長大現(xiàn)象；該發(fā)明的制備方法與原料配合，減少了鋁型材在擠壓過程中產(chǎn)生的粗晶環(huán)，提高了鋁型材的品質(zhì)。但該制備的鋁合金型材在力學(xué)性能和耐腐蝕性上仍然有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種新型的鋁合金材料制備工藝，通過使用特定的復(fù)合過濾板，有效去除鋁合金熔體中的非金屬夾雜物和氣體，從而顯著提高鋁合金的純度和質(zhì)量。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

3、一種鋁合金材料的制備工藝如下，以重量份計：

4、步驟1、將970~980份鋁錠加入到熔煉爐中，設(shè)置熔煉爐的溫度在650~800℃，當(dāng)爐料溫度上升至設(shè)定值并開始熔融時，依次加入1~3份鐵、0.8~1.2份錳和0.8~1.2份鉻粉，繼續(xù)加入8~10份鎂錠、0.5~1份鋅錠、0.8~1.2份鈦錠、2~3份銅錠及4~6份多晶硅，最后加入0.1~0.3份釓、0.2~0.4份鑭錠、0.2~0.4份鈰錠、0.1~0.3份鐠錠，攪拌均勻至物料完全熔化，得到合金溶液；

5、步驟2、使用復(fù)合過濾板過濾步驟1得到的合金溶液，過濾后得到待用液；

6、步驟3、將步驟2制備的待用液鑄成鋁棒，然后靜置，鑄造成坯料；

7、步驟4、將步驟3制備的坯料置于均勻化處理設(shè)備中；保溫；進(jìn)行均勻化處理，制得均勻化處理的鋁合金錠；

8、步驟5、將步驟4制備的鋁合金錠在擠壓機(jī)中擠壓成型，得到6系改性合金型材；

9、步驟6、將步驟5制備的6系改性合金型材進(jìn)行在線固溶淬火處理，處理溫度在500~560℃，在線淬火裝置實現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)、噴淋、過水三種冷卻方式，之后進(jìn)行時效處理，得到t6狀態(tài)鋁合金；

10、步驟7、對步驟6制備的t6狀態(tài)鋁合金進(jìn)行拉伸矯直，拉伸量為1~5％，得到鋁合金材料；

11、所述復(fù)合過濾板的制備方法如下，以重量份計：

12、s1、將70~90份碳化硼、70~90份伊利石、80~120份鋰長石、40~60份膨潤土、80~120份氫氧化鋁、400~600份黑剛玉、15~25份云母粉、15~25份石英粉混合球磨，并篩選出兩級粒度復(fù)合粉料，粒度分別為40~90μm、1~30μm，各取80~120份不同粒度復(fù)合粉料分別與30~50份水，15~25份磷酸、0.5~2份羧甲基纖維素鈉、0.4~0.6份硬脂酸鋅攪拌均勻得到大粒度陶瓷漿料、小粒度陶瓷漿料；

13、s2、將聚氨酯泡沫浸入大粒度陶瓷漿料中5~15分鐘，取出泡沫體，用輥壓機(jī)壓去多余漿料，得到組合泡沫體；

14、s3、將組合泡沫體放入真空干燥箱中，在90~100℃下干燥10~20分鐘，用小粒度陶瓷漿料對組合泡沫體淋漿，待漿料不再流出后，用輥壓機(jī)擠出多余漿料，轉(zhuǎn)入干燥箱中干燥10~20分鐘，重復(fù)淋漿干燥操作1~3次，得到預(yù)制體；

15、s4、將預(yù)制體在100~130℃下干燥4~6小時，轉(zhuǎn)入窯爐中，以1~3℃/min的速率升溫至300~500℃，保持0.5~2小時，繼續(xù)以1~3℃/min的速率升溫至1400~1500℃，保溫?zé)?~3小時后自然冷卻至室溫，切割、打磨，得到復(fù)合過濾板。

16、所述步驟3中在660~770℃的條件下靜置0.5~2小時。

17、所述步驟4中在530~580℃條件下保溫6~8小時。

18、所述步驟5中在擠壓成型過程中，鋁合金錠加熱至500~560℃，溫度梯度為6~8℃，擠壓筒溫度為400~450℃，擠壓模具的溫度為460~500℃，擠壓速度為4~6m/min。

19、所述聚氨酯泡沫為改性聚氨酯泡沫。

20、所述改性聚氨酯泡沫的制備方法如下，以重量份計：

21、將10~30份聚氧乙基甘油醚和10~30份聚四氫呋喃醚、50~70份聚乙二醇、1~3份水、0.4~0.6份二正丁基二異辛酸錫和0.8~1.2份羥基硅油混合于燒杯中，在30~50℃下攪拌4~6分鐘，形成均勻的混合溶液，將8~12份聚丙烯酸鈉和25~35份1,6-己二異氰酸酯迅速加入到混合溶液中，將其倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，確保泡沫完全填充模具內(nèi)的空間，開始攪拌，然后靜置8~12分鐘，將填充好的模具放入80~120℃的烘箱中進(jìn)行1~3小時的固化處理，之后取出冷卻并脫模，得到改性聚氨酯泡沫，改性聚氨酯泡沫大小為300~400×300~400×20~80mm。

22、所述鋁合金材料應(yīng)用在汽車配件上。

23、優(yōu)選的，所述鋁合金材料應(yīng)用在天窗電機(jī)、儀表盤或者電池托盤。

24、在本發(fā)明的鋁合金材料制備工藝中，各個物質(zhì)的作用如下：

25、鋁錠作為鋁合金的主要原料，提供鋁元素，是構(gòu)成鋁合金的基礎(chǔ)。

26、硅、鐵、銅、錳、鎂、鉻、鋅、鈦這些元素作為合金元素，按照特定的化學(xué)成分比例添加，以改善鋁合金的力學(xué)性能、耐蝕性和加工性能。

27、釓、鑭、鈰、鐠這些稀土元素作為微合金化元素，能夠細(xì)化鋁合金的晶粒，提高合金的強(qiáng)度和韌性。

28、復(fù)合過濾板用于過濾合金溶液中的雜質(zhì)和非金屬夾雜物，提高鋁合金的純潔度和性能。

29、碳化硼在復(fù)合過濾板中作為硬質(zhì)顆粒，提高過濾板的耐磨性和硬度。

30、伊利石一種含鋁的硅酸鹽礦物，用于復(fù)合過濾板的制備，可以提高過濾板的化學(xué)穩(wěn)定性。

31、鋰長石在復(fù)合過濾板中提供鋁硅酸鹽成分，有助于形成過濾板的骨架結(jié)構(gòu)。

32、氫氧化鋁有助于顆粒的結(jié)合和燒結(jié)。

33、黑剛玉在復(fù)合過濾板中提供高硬度和耐磨性。

34、云母粉和石英粉在復(fù)合過濾板中作為填充材料，可以調(diào)節(jié)過濾板的孔隙率和強(qiáng)度。

35、磷酸有助于顆粒的粘結(jié)和燒結(jié)。

36、羧甲基纖維素鈉和硬脂酸鋅在復(fù)合過濾板的制備中作為添加劑，改善漿料的流變性能和提高過濾板的機(jī)械強(qiáng)度。

37、在本發(fā)明所述的改性聚氨酯泡沫的制備方法中，各個物質(zhì)的作用如下：

38、聚乙二醇作為另一種多元醇，它同樣參與與異氰酸酯的反應(yīng)，影響泡沫的物理性能，增加泡沫的柔韌性和伸長率。

39、水在聚氨酯泡沫的制備中，水的作用是與異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，這個氣體在泡沫形成過程中起到發(fā)泡劑的作用，形成泡沫的多孔結(jié)構(gòu)。

40、二正丁基二異辛酸錫這是一種催化劑，用于加速異氰酸酯與多元醇之間的聚合反應(yīng)，提高反應(yīng)速率，從而影響泡沫的形成速度和質(zhì)量。

41、羥基硅油通常作為表面活性劑使用，有助于改善泡沫的表面性能，減少表面缺陷，提高泡沫的均勻性和穩(wěn)定性。

42、聚丙烯酸鈉作為一種高分子化合物，它在泡沫中起到增強(qiáng)作用，可以提高泡沫的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

43、1,6-己二異氰酸酯這是異氰酸酯的一種，是制備聚氨酯泡沫的另一個關(guān)鍵原料。它與多元醇反應(yīng)生成聚氨酯，形成泡沫的硬段，提供泡沫的力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。

44、聚氧乙基甘油醚是一種非離子型表面活性劑，具有良好的水溶性、分散性和乳化性。它與聚四氫呋喃醚復(fù)配時，可以形成更均勻、致密的泡沫結(jié)構(gòu)，從而提高改性聚氨酯泡沫的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。聚四氫呋喃醚本身是一種高分子量的聚醚，以其優(yōu)異的柔韌性和彈性著稱，常用于制備高性能聚氨酯材料。聚四氫呋喃醚的引入，增強(qiáng)了泡沫的彈性和抗壓縮能力，這對于維持過濾板的結(jié)構(gòu)完整性非常關(guān)鍵。這種復(fù)配還可能改善了泡沫的孔隙結(jié)構(gòu)，使得陶瓷漿料在泡沫體表面形成更均勻、更致密的涂層，從而提高了過濾板的抗壓強(qiáng)度和抗熱震性。此外，聚氧乙基甘油醚的加入可能還增強(qiáng)了泡沫的潤濕性，使得陶瓷漿料能更均勻地涂覆在泡沫體表面，進(jìn)一步增強(qiáng)了涂層的均勻性和致密性。綜合來看，聚氧乙基甘油醚和聚四氫呋喃醚的復(fù)配，不僅提升了改性聚氨酯泡沫的物理性能，還增強(qiáng)了其化學(xué)穩(wěn)定性和潤濕性，這些因素共同作用，提高了復(fù)合過濾板的性能，進(jìn)而提升了鋁合金材料的力學(xué)性能。

45、這些物質(zhì)的組合和相互作用，使得鋁合金材料的制備工藝能夠生產(chǎn)出具有優(yōu)異性能的鋁合金產(chǎn)品。通過精確控制這些物質(zhì)的比例和加工工藝，可以優(yōu)化鋁合金的性能，以滿足特定的工業(yè)應(yīng)用需求。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下幾個有益效果：

47、1）本發(fā)明通過使用特殊的復(fù)合過濾板和引入稀土元素，本發(fā)明的制備工藝有效去除了鋁合金熔體中的夾雜物和氣體，從而提高了鋁合金的純度，增強(qiáng)了材料的拉伸性能和斷裂韌性。

48、2）本發(fā)明優(yōu)化的熱處理工藝和微合金化元素的添加，提高了鋁合金的耐腐蝕性能，使其更加適合于汽車配件等要求高耐蝕性的應(yīng)用領(lǐng)域。

49、3）本發(fā)明改性聚氨酯泡沫的使用和特定的復(fù)合過濾板制備工藝，使得過濾板具有更高的抗壓強(qiáng)度和抗熱震性，從而在過濾鋁合金熔體時更加有效，進(jìn)一步提升了鋁合金材料的綜合性能。