一種高強度耐熱鋁合金型材的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強度耐熱鋁合金型材的制備方法，該鋁合金型材各元素組成的質量百分比為：Si11.8-12.4、Cu1.5-2.5、Cr1.1-2.2、Mg0.6-1.3、Mn0.5-1.0、Ni0.4-0.8、Ti0.3-0.6、Be0.2-0.4、Zr0.15-0.35、Cd0.05-0.15、Mo0.1-0.2、W0.05-0.1、La0.04-0.08、Ce0.03-0.05、Yb0.02-0.03，余量為Al。本發(fā)明制得的鋁合金型材熱穩(wěn)定好，高溫強度高，可在250-300℃下長期使用，且具有優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性、耐疲勞性等性能，生產成本低，適用于工業(yè)化生產。
【專利說明】一種高強度耐熱鋁合金型材的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強度耐熱鋁合金型材的制備方法，屬于鋁合金材料加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，因其密度低，強度比較高，接近或超過優(yōu)質鋼，塑性好，具有優(yōu)良的導電性、導熱性、抗蝕性等性能，可加工成各種型材，廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業(yè)等方面。現有的鋁硅合金的應用溫度范圍都不超過250°C，由于普通鋁硅合金的高溫穩(wěn)定性差，致使大部分鋁硅合金在高于250°C時增強相變得不穩(wěn)定，快速軟化和溶解，造成合金的機械強度急劇降低，從而影響鋁合金的使用性能。

【發(fā)明內容】

[0003]針對現有鋁硅合金在高溫下強度不高、熱穩(wěn)定性差的問題，本發(fā)明提供一種可在250-300°C長期使用的高強度耐熱鋁合金型材的制備方法。
[0004]為實現上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案:
一種高強度耐熱鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)按照元素質量百分數滿足下列要求:Si11.8-12.4、Cu 1.5-2.5、Cr 1.1-2.2,Mg 0.6-1.3, Mn 0.5-1.0, Ni 0.4-0.8, Ti 0.3-0.6, Be 0.2-0.4, Zr 0.15-0.35, Cd0.05-0.15, Mo 0.1-0.2、W 0.05-0.K La 0.04-0.08, Ce 0.03-0.05, Yb 0.02-0.03，余量為Al進行配料，將爐料投入熔煉爐在745-765 °C下進行熔煉，加待爐料全部熔化，攪拌20-30min,檢測合金成分并調整；然后加入精煉劑進行精煉，精煉溫度為720-740°C，精煉時間為20-25min，扒渣后靜置15_2`0min，再調整溫度至730_750°C，鋁液中通80%N2+20%C12多元混合氣體除氣精煉15-20min，氣體壓力為0.15-0.20atm,氣體流量為1.5-2.0 m3/min,靜置20-30min，使氧化渣充分上浮，扒渣后開始澆鑄；
(2)采用金屬型水冷半連續(xù)鑄造技術，鋁液出爐溫度為715-735°C，鑄造溫度為690-7100C，鑄造速度為80-100 mm/min,冷卻水壓為0.3-0.5MPa，冷卻水進水口溫度不高于25°C，出水口水溫不高于45°C ；
(3)將鑄坯進行均勻化處理:先以100-150°C /h升溫至280-320°C，保溫3-5h，再以60-80°C /h升溫至450-480°C，保溫4_8h，然后強風風冷至230-270°C，保溫2_3h，空冷至室溫，然后以80-120°C /h升溫至180-240°C，保溫2-3h，再以100-150°C /h升溫至480-500°C，保溫5-10h，然后以140_180°C /h降溫至150_180°C，保溫l_2h，水冷至室溫，然后以100-150°C /h升溫至320-350°C，保溫2_3h，出爐空冷至室溫；
(4)將均勻化處理后的鑄錠加熱至440-470°C，然后利用擠壓機將預熱后的鑄錠放入模具中擠出成型，模具預熱溫度為415-435°C，擠壓筒預熱溫度410-430°C，擠壓速率為10_15m/min ；(5)上述擠壓出來的鋁合金型材采用在線風冷或水霧冷卻淬火，在線淬火后進行時效處理:先以 40-50°C /h 升溫至 80-90°C，保溫 10_15h，再以 30_40°C /h 升溫至 160_190°C，保溫5-10h，再以40-50°C /h降溫至60-80°C，保溫12_18h，空冷至室溫后再以40_50°C /h升溫至95-105°C，保溫8-12h，空冷至室溫，經表面處理、精整、檢查驗收、包裝即得成品。
[0005]所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量份的原料:氯化鎂10-15、氯化鉀15-20、高爐礦渣4-8、火山灰5-10、螢石3_6、苦菱土 4_8、廢磚粉3_6、石墨粉2_5、白云石8-12、硫化錳2-3、納米氧化鋁2-3、乙烯基三乙氧基硅烷0.5_1、三乙醇胺1_2 ；b.將螢石、苦菱土、白云石混合均勻，730-760°C煅燒2-3h，冷卻至室溫后放入濃度為15-20%的鹽酸溶液中浸泡I_2h，取出用蒸餾水洗滌至中性，烘干，1200-1250°C煅燒I_2h，冷卻至室溫，粉碎，過100-150目篩與高爐礦渣、火山灰、廢磚粉、石墨粉混合均勻，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷和三乙醇胺，2000-3000rpm高速研磨10_15min，待用；c.將氯化鎂和氯化鉀混合均勻，加熱至780-810°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步驟b制得的粉末，攪拌20-30min,噴射造粒，即得精煉劑。
[0006]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明制得的鋁合金型材熱穩(wěn)定好，高溫強度高，可在250-300°C下長期使用，且具有優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性、耐疲勞性等性能,生產成本低,適用于工業(yè)化生產。
【具體實施方式】
[0007]一種高強度耐熱鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)按照元素質量百分數滿足下列要求:Si11.8-12.4、Cu 1.5-2.5、Cr 1.1-2.2,Mg 0.6-1.3, Mn 0.5-1.0, Ni 0.4-0.8, Ti 0.3-0.6, Be 0.2-0.4, Zr 0.15-0.35, Cd
0.05-0.15,Mo 0.1-0.2、W 0.05 -0.ULa 0.04-0.08,Ce 0.03-0.05, Yb 0.02-0.03，余量為Al進行配料，將爐料投入熔煉爐在755°C下進行熔煉，加待爐料全部熔化，攪拌25min，檢測合金成分并調整；然后加入精煉劑進行精煉，精煉溫度為730°C，精煉時間為20min，扒渣后靜置20min，再調整溫度至745°C，鋁液中通80%N2+20%C12多元混合氣體除氣精煉20min，氣體壓力為0.18atm，氣體流量為1.6 m3/min，靜置30min，使氧化渣充分上浮，扒渣后開始燒鑄；
(2)采用金屬型水冷半連續(xù)鑄造技術，鋁液出爐溫度為720V，鑄造溫度為705°C，鑄造速度為90 mm/min,冷卻水壓為0.4MPa，冷卻水進水口溫度不高于25°C，出水口水溫不高于45°C ；
(3)將鑄坯進行均勻化處理:先以150°C/h升溫至300°C，保溫4h，再以80°C /h升溫至470°C，保溫6h，然后強風風冷至250°C，保溫3h，空冷至室溫，然后以10(TC /h升溫至2200C，保溫3h，再以150°C /h升溫至490°C，保溫8h，然后以160°C /h降溫至170°C，保溫lh，水冷至室溫，然后以120°C /h升溫至330°C，保溫3h，出爐空冷至室溫；
(4)將均勻化處理后的鑄錠加熱至460°C，然后利用擠壓機將預熱后的鑄錠放入模具中擠出成型，模具預熱溫度為425°C，擠壓筒預熱溫度420°C，擠壓速率為12m/min ；
(5)上述擠壓出來的鋁合金型材采用在線風冷或水霧冷卻淬火，在線淬火后進行時效處理:先以50°C /h升溫至90°C，保溫10h，再以30°C /h升溫至175°C，保溫8h，再以40°C /h降溫至75°C，保溫16h，空冷至室溫后再以45°C /h升溫至100°C，保溫10h，空冷至室溫，經表面處理、精整、檢查驗收、包裝即得成品。
[0008]所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量(kg)的原料:氯化鎂10、氯化鉀20、高爐礦渣8、火山灰6、螢石4、苦菱土 5、廢磚粉5、石墨粉3、白云石10、硫化錳3、納米氧化鋁3、乙烯基三乙氧基硅烷0.8、三乙醇胺1.5 ;b.將螢石、苦菱土、白云石混合均勻，730°C煅燒3h，冷卻至室溫后放入濃度為15%的鹽酸溶液中浸泡2h，取出用蒸餾水洗滌至中性，烘干，1230°C煅燒lh，冷卻至室溫，粉碎，過150目篩與高爐礦渣、火山灰、廢磚粉、石墨粉混合均勻，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷和三乙醇胺，2000rpm高速研磨15min，待用；c.將氯化鎂和氯化鉀混合均勻，加熱至790°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步驟b制得的粉末，攪拌30min，噴射造粒，即得精煉劑。
[0009]所得的鋁合金型材經檢驗力 學性能為:抗拉強度437Mpa，屈服強度為315Mpa，伸長率為14.3%。
【權利要求】
1.一種高強度耐熱鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按照元素質量百分數滿足下列要求:Si11.8-12.4、Cu 1.5-2.5、Cr 1.1-2.2,Mg 0.6-1.3, Mn 0.5-1.0, Ni 0.4-0.8, Ti 0.3-0.6, Be 0.2-0.4, Zr 0.15-0.35, Cd0.05-0.15, Mo 0.1-0.2、W 0.05-0.K La 0.04-0.08, Ce 0.03-0.05, Yb 0.02-0.03，余量為Al進行配料，將爐料投入熔煉爐在745-765 °C下進行熔煉，加待爐料全部熔化，攪拌20-30min,檢測合金成分并調整；然后加入精煉劑進行精煉，精煉溫度為720-740°C，精煉時間為20-25min，扒渣后靜置15_20min，再調整溫度至730_750°C，鋁液中通80%N2+20%C12多元混合氣體除氣精煉15-20min，氣體壓力為0.15-0.20atm,氣體流量為1.5-2.0 m3/min,靜置20-30min，使氧化渣充分上浮，扒渣后開始澆鑄； (2)采用金屬型水冷半連續(xù)鑄造技術，鋁液出爐溫度為715-735°C，鑄造溫度為690-7100C，鑄造速度為80-100 mm/min,冷卻水壓為0.3-0.5MPa，冷卻水進水口溫度不高于25°C，出水口水溫不高于45°C ； (3)將鑄坯進行均勻化處理:先以100-150°C /h升溫至280-320°C，保溫3-5h，再以60-80°C /h升溫至450-480°C，保溫4_8h，然后強風風冷至230-270°C，保溫2_3h，空冷至室溫，然后以80-120°C /h升溫至180-240°C，保溫2-3h，再以100-150°C /h升溫至480-500°C，保溫5-10h，然后以140_180°C /h降溫至150_180°C，保溫l_2h，水冷至室溫，然后以100-150°C /h升溫至320-350°C，保溫2_3h，出爐空冷至室溫； (4)將均勻化處理后的鑄錠加熱至440-470°C，然后利用擠壓機將預熱后的鑄錠放入模具中擠出成型，模具預熱溫度為415-435°C，擠壓筒預熱溫度410-430°C，擠壓速率為10_15m/min ； (5)上述擠壓出來的鋁合金型材采用在線風冷或水霧冷卻淬火，在線淬火后進行時效處理:先以 40-50°C /h 升溫至 80-90°C，保溫 10_15h，再以 30_40°C /h 升溫至 160-190°C，保溫5-10h，再以40-50°C /h降溫至60-80°C，保溫12_18h，空冷至室溫后再以40_50°C /h升溫至95-105°C，保溫8-12h，空冷至室溫，經表面處理、精整、檢查驗收、包裝即得成品。
2.根據權利要求1所述的高強度耐熱用鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量份的原料:氯化鎂10-15、氯化鉀15-20、高爐礦渣4-8、火山灰5-10、螢石3-6、苦菱土 4-8、廢磚粉3_6、石墨粉2_5、白云石8_12、硫化錳2_3、納米氧化鋁2-3、乙烯基三乙氧基硅烷0.5-1、三乙醇胺1-2 ；b.將螢石、苦菱土、白云石混合均勻，730-760°C煅燒2-3h，冷卻至室溫后放入濃度為15-20%的鹽酸溶液中浸泡l_2h，取出用蒸餾水洗滌至中性，烘干，1200-1250°C煅燒l_2h，冷卻至室溫，粉碎，過100-150目篩與高爐礦渣、火山灰、廢磚粉、石墨粉混合均勻，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷和三乙醇胺,2000-3000rpm高速研磨10_15min,待用；c.將氯化鎂和氯化鉀混合均勻，加熱至780-810°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步驟b制得的粉末，攪拌20-30min，噴射造粒，即得精煉劑。
【文檔編號】C22C21/02GK103710586SQ201310687809
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】吳賢春 申請人:蕪湖萬潤機械有限責任公司