本發(fā)明涉及鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于鋁合金具有很多優(yōu)異的物理化學(xué)性能，因此被廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。鋁合金的表面暴露在大氣中時，會在其表面覆蓋一層很薄的自然氧化膜，但是由于其表面的自然氧化膜很容易被腐蝕，從而大大降低了鋁合金材料的使用壽命。因此，通常會對鋁合金型材進(jìn)行表面處理，現(xiàn)有的鋁合金型材表面處理工藝有陽極氧化、電解著色、電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳漆噴涂、拉絲等，這些表面處理工藝均起到一定的耐腐蝕效果，但是隨著人們對鋁合金型材的性能要求的提高，現(xiàn)有的鋁合金型材其耐腐蝕性及耐高溫性仍難滿足現(xiàn)有建筑材料對使用壽命的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材及其制備方法，該鋁合金型材具有良好的強度、硬度、韌性等力學(xué)性能，同時也具有良好的耐腐蝕與耐高溫等性能，增加其使用壽命。
本發(fā)明提出的一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材，其包括鋁合金基體和陶瓷涂層，所述鋁合金按質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下成分：Cu：0.45-0.7％、Si：0.16-0.21％、Fe：0.28-0.5％、Cr：0.5-0.8％、Mg：0.85-1.1％、Mn：0.3-0.5％、Zn：0.3-0.6％、Ti：0.2-0.45％、Li：0.08-0.25％、Ni：0.1-0.4％、Zr：0.08-0.17％、Nb：0.02-0.12％、Mo：0.04-0.09％、Ca：0.06-0.12％，其余為Al。
具體實施方式中，Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.49％、0.52％、0.56％、0.62％、0.66％，Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.17％、0.185％、0.195％、0.202％，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.3％、0.33％、0.38％、0.42％、0.47％，Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.54％、0.58％、0.62％、0.69％、0.75％，Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.92％、0.98％、1.02％、1.06％，Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.35％、0.42％、0.46％、0.485％，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％，Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.25％、0.3％、0.35％、0.4％，Li的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.1％、0.13％、0.18％、0.22％，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％，Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.1％、0.13％、0.16％，Nb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.05％、0.07％、0.09％、0.11％，Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.05％、0.06％、0.07％、0.08％，Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.08％、0.1％、0.11％，其余為Al。
優(yōu)選地，所述陶瓷涂層的原料為納米陶瓷粉末，其粒徑為45-65nm。
優(yōu)選地，所述陶瓷涂層的原料按重量份包括：20-30份TiC、10-20份Cr2O3、15-25份BN、12-20份B2O3、20-30份Al2O3。
本發(fā)明還提出了一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材的制備方法，按照以下工藝進(jìn)行制備：
S1、將原料進(jìn)行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預(yù)熱處理后對鑄錠進(jìn)行擠壓處理，再經(jīng)拉伸矯直后得到擠壓件，然后冷卻至室溫后再對其進(jìn)行熱處理，得到鋁合金基體；
S3、將納米陶瓷粉末與粘結(jié)劑混合后制成糊狀，預(yù)置在經(jīng)清洗、干燥后的鋁合金基體表面，經(jīng)干燥處理后進(jìn)行激光熔覆處理，得到陶瓷涂層，再經(jīng)自然時效處理得到所述耐腐蝕耐高溫鋁合金型材；其中，激光熔覆處理中各項參數(shù)如下：單道掃描，氬氣保護(hù)激光池，光斑直徑為3-5mm，掃描速度為2-4mm/s，功率為1.4-1.9KW，熔覆層厚度為0.4-0.9mm。
優(yōu)選地，在S2中，預(yù)熱處理的工藝參數(shù)為：擠壓模具的預(yù)熱溫度為480-510℃，預(yù)熱時間為1-1.5h，鑄錠的預(yù)熱溫度為540-560℃，預(yù)熱時間為2-3h。
優(yōu)選地，在S2中，將擠壓件冷卻至室溫的方式為水冷、油冷或空冷中的一種。
優(yōu)選地，在S2中，熱處理具體過程如下：將擠壓件置于460-490℃下保溫0.7-1.2h，再降溫至220-240℃，保溫3-4h，然后降溫至150-165℃，保溫2.5-4h，水冷至室溫后得到鋁合金基體。
優(yōu)選地，在S3中，預(yù)置后的干燥處理溫度為125-140℃。
優(yōu)選地，在S3中，激光熔覆處理中各項參數(shù)如下：單道掃描，氬氣保護(hù)激光池，光斑直徑為3.5-4.5mm，掃描速度為2.5-3.5mm/s，功率為1.45-1.8KW，熔覆層厚度為0.5-0.8mm。
本發(fā)明中通過控制Al、Cu、Mg、Zn的含量，形成彌散分布的強化相Al2Cu、Al2CuMg、MgZn2，各強化相協(xié)同作用，細(xì)化了鑄態(tài)晶粒，提高鋁合金型材的位錯密度與再結(jié)晶溫度，抑制了再結(jié)晶，提高了鋁合金型材的拉伸強度、屈服強度、硬度、韌性等力學(xué)性能；Nb、Ca、Si、Zr、Ti、Li配合，具有良好的脫氧效果與細(xì)化晶粒的作用，避免晶間腐蝕，減少NiO、FeO在鋁合金型材中的含量，降低鋁合金型材的開裂敏感性，改善鋁合金型材的性能，其中，Zr、Li生成強化相Al3Zr、Al2CuLi，Nb、Si與Fe配合提高鋁合金型材的抗疲勞性能；Cr、Mn、Ni配合，進(jìn)一步提高鋁合金型材的硬度、強度與耐腐蝕性；在制備過程中，對鑄錠與磨具進(jìn)行預(yù)熱，防止在制備過程中磨具和鑄錠的開裂，擠壓后進(jìn)行拉伸矯直，改善了鋁合金型材的性能；在熱處理中通過合理設(shè)置溫度和時間，改善了強化相析出的大小與分布，提高了鋁合金型材的強韌性與耐腐蝕性，隨后對其進(jìn)行激光熔覆處理，所用納米陶瓷粉末具有較大的比表面積，對激光能量吸收利用率高，在激光熔覆過程中，通過合理設(shè)置功率、掃描速度、光斑直徑與熔覆層厚度，使TiC在高溫下部分分解為Ti與C，C與Al生成細(xì)針狀的枝晶Al4C3，同時Ti具有脫氧效果和細(xì)化晶粒作用，避免晶間腐蝕，提高了陶瓷涂層的耐腐蝕性能及與鋁合金基體的結(jié)合強度，Cr2O3、B2O3、Al2O3配合，彌散分布在熔融鋁合金表面微細(xì)亞晶粒之間，并一起構(gòu)成胞狀樹枝晶結(jié)構(gòu)，且納米級的Cr2O3、B2O3、Al2O3在鋁合金表面還起到彌散強化和細(xì)晶強化的作用，改善熔覆層的組織結(jié)構(gòu)，使其具有良好的強度、硬度及抗沖擊性能，納米陶瓷粉末中的TiC、Cr2O3、BN、B2O3、Al2O3通過彼此配合，起到固溶強化作用，提高了鋁合金型材的力學(xué)性能、耐腐蝕性、耐磨性及耐高溫性，同時陶瓷涂層與鋁合金基體具有較大的結(jié)合強度，不易磨損脫落。本發(fā)明提出的耐腐蝕耐高溫鋁合金型材，將陶瓷粉末激光熔覆在鋁合金基體表面，使得到的鋁合金型材具有良好的強度、硬度、韌性等力學(xué)性能，同時也具有良好的耐腐蝕與耐高溫等性能，增加其使用壽命。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例1
本發(fā)明提出的一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材，其包括鋁合金基體和陶瓷涂層，所述鋁合金按質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下成分：Cu：0.45％、Si：0.21％、Fe：0.28％、Cr：0.8％、Mg：0.85％、Mn：0.5％、Zn：0.3％、Ti：0.45％、Li：0.08％、Ni：0.4％、Zr：0.08％、Nb：0.12％、Mo：0.04％、Ca：0.12％，其余為Al。
其中，所述陶瓷涂層的原料為納米陶瓷粉末，其原料按重量份包括：20份TiC、20份Cr2O3、15份BN、20份B2O3、20份Al2O3。
本發(fā)明還提出了一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材的制備方法，按照以下工藝進(jìn)行制備：
S1、將原料進(jìn)行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預(yù)熱處理后對鑄錠進(jìn)行擠壓處理，再經(jīng)拉伸矯直后得到擠壓件，然后冷卻至室溫后再對其進(jìn)行熱處理，得到鋁合金基體；
S3、將納米陶瓷粉末與粘結(jié)劑混合后制成糊狀，預(yù)置在經(jīng)清洗、干燥后的鋁合金基體表面，經(jīng)干燥處理后進(jìn)行激光熔覆處理，得到陶瓷涂層，再經(jīng)自然時效處理得到所述耐腐蝕耐高溫鋁合金型材；其中，激光熔覆處理中各項參數(shù)如下：單道掃描，氬氣保護(hù)激光池，光斑直徑為3mm，掃描速度為2mm/s，功率為1.4KW，熔覆層厚度為0.9mm。
實施例2
本發(fā)明提出的一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材，其包括鋁合金基體和陶瓷涂層，所述鋁合金按質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下成分：Cu：0.7％、Si：0.16％、Fe：0.5％、Cr：0.5％、Mg：1.1％、Mn：0.3％、Zn：0.6％、Ti：0.2％、Li：0.25％、Ni：0.1％、Zr：0.17％、Nb：0.02％、Mo：0.09％、Ca：0.06％，其余為Al。
其中，所述陶瓷涂層的原料為納米陶瓷粉末，其粒徑為45nm，納米陶瓷粉末的原料按重量份包括：30份TiC、10份Cr2O3、25份BN、12份B2O3、30份Al2O3。
本發(fā)明還提出了一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材的制備方法，按照以下工藝進(jìn)行制備：
S1、將原料進(jìn)行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預(yù)熱處理后對鑄錠進(jìn)行擠壓處理，再經(jīng)拉伸矯直后得到擠壓件，然后冷卻至室溫后再對其進(jìn)行熱處理，得到鋁合金基體；
S3、將納米陶瓷粉末與粘結(jié)劑混合后制成糊狀，預(yù)置在經(jīng)清洗、干燥后的鋁合金基體表面，經(jīng)干燥處理后進(jìn)行激光熔覆處理，得到陶瓷涂層，再經(jīng)自然時效處理得到所述耐腐蝕耐高溫鋁合金型材；其中，激光熔覆處理中各項參數(shù)如下：單道掃描，氬氣保護(hù)激光池，光斑直徑為5mm，掃描速度為4mm/s，功率為1.9KW，熔覆層厚度為0.4mm。
實施例3
本發(fā)明提出的一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材，其包括鋁合金基體和陶瓷涂層，所述鋁合金按質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下成分：Cu：0.58％、Si：0.19％、Fe：0.41％、Cr：0.66％、Mg：0.95％、Mn：0.42％、Zn：0.44％、Ti：0.32％、Li：0.15％、Ni：0.27％、Zr：0.12％、Nb：0.08％、Mo：0.07％、Ca：0.09％，其余為Al。
其中，所述陶瓷涂層的原料為納米陶瓷粉末，其粒徑為55nm，納米陶瓷粉末的原料按重量份包括：25份TiC：、15份Cr2O3：、20份BN：、16份B2O3、25份Al2O3。
本發(fā)明還提出了一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材的制備方法，按照以下工藝進(jìn)行制備：
S1、將原料進(jìn)行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預(yù)熱處理，其中，預(yù)熱處理的工藝參數(shù)為：擠壓模具的預(yù)熱溫度為490℃，預(yù)熱時間為1.25h，鑄錠的預(yù)熱溫度為550℃，預(yù)熱時間為2.5h；然后對鑄錠進(jìn)行擠壓處理，再經(jīng)拉伸矯直后得到擠壓件，然后空冷至室溫，再將擠壓件置于480℃下保溫1h，再降溫至230℃，保溫3.5h，然后降溫至160℃，保溫3.5h，水冷至室溫后得到鋁合金基體；
S3、將納米陶瓷粉末與粘結(jié)劑混合后制成糊狀，預(yù)置在經(jīng)清洗、干燥后的鋁合金基體表面，在132℃下干燥處理后進(jìn)行激光熔覆處理，得到陶瓷涂層，再經(jīng)自然時效處理得到所述耐腐蝕耐高溫鋁合金型材；其中，激光熔覆處理中各項參數(shù)如下：單道掃描，氬氣保護(hù)激光池，光斑直徑為4.5mm，掃描速度為2.4mm/s，功率為1.7KW，熔覆層厚度為0.6mm。
實施例4
本發(fā)明提出的一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材，其包括鋁合金基體和陶瓷涂層，所述鋁合金按質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下成分：Cu：0.55％、Si：0.202％、Fe：0.34％、Cr：0.72％、Mg：0.92％、Mn：0.46％、Zn：0.35％、Ti：0.4％、Li：0.12％、Ni：0.35％、Zr：0.11％、Nb：0.09％、Mo：0.05％、Ca：0.11％，其余為Al。
其中，所述陶瓷涂層的原料為納米陶瓷粉末，其粒徑為65nm，納米陶瓷粉末的原料按重量份包括：22份TiC、18份Cr2O3、18份BN、18份B2O3、22份Al2O3。
本發(fā)明還提出了一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材的制備方法，按照以下工藝進(jìn)行制備：
S1、將原料進(jìn)行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預(yù)熱處理，其中，預(yù)熱處理的工藝參數(shù)為：擠壓模具的預(yù)熱溫度為480℃，預(yù)熱時間為1.5h，鑄錠的預(yù)熱溫度為540℃，預(yù)熱時間為3h；然后對鑄錠進(jìn)行擠壓處理，再經(jīng)拉伸矯直后得到擠壓件，然后水冷至室溫，再將擠壓件置于460℃下保溫1.2h，再降溫至220℃，保溫4h，然后降溫至150℃，保溫4h，水冷至室溫后得到鋁合金基體；
S3、將納米陶瓷粉末與粘結(jié)劑混合后制成糊狀，預(yù)置在經(jīng)清洗、干燥后的鋁合金基體表面，在125℃下干燥處理后進(jìn)行激光熔覆處理，得到陶瓷涂層，再經(jīng)自然時效處理得到所述耐腐蝕耐高溫鋁合金型材；其中，激光熔覆處理中各項參數(shù)如下：單道掃描，氬氣保護(hù)激光池，光斑直徑為3.5mm，掃描速度為2.5mm/s，功率為1.45KW，熔覆層厚度為0.5mm。
實施例5
本發(fā)明提出的一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材，其包括鋁合金基體和陶瓷涂層，所述鋁合金按質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下成分：Cu：0.65％、Si：0.175％、Fe：0.45％、Cr：0.62％、Mg：0.1％、Mn：0.35％、Zn：0.56％、Ti：0.25％、Li：0.22％、Ni：0.15％、Zr：0.12％、Nb：0.07％、Mo：0.08％、Ca：0.08％，其余為Al。
其中，所述陶瓷涂層的原料為納米陶瓷粉末，其粒徑為60nm，納米陶瓷粉末的原料按重量份包括：28份TiC、14份Cr2O3、22份BN、14份B2O3、27份Al2O3。
本發(fā)明還提出了一種耐腐蝕耐高溫鋁合金型材的制備方法，按照以下工藝進(jìn)行制備：
S1、將原料進(jìn)行熔煉，得到鑄錠；
S2、將擠壓模具和鑄錠預(yù)熱處理，其中，預(yù)熱處理的工藝參數(shù)為：擠壓模具的預(yù)熱溫度為510℃，預(yù)熱時間為1h，鑄錠的預(yù)熱溫度為560℃，預(yù)熱時間為2h；然后對鑄錠進(jìn)行擠壓處理，再經(jīng)拉伸矯直后得到擠壓件，然后空冷至室溫，再將擠壓件置于490℃下保溫0.7h，再降溫至240℃，保溫3h，然后降溫至165℃，保溫2.5h，油冷至室溫后得到鋁合金基體；
S3、將納米陶瓷粉末與粘結(jié)劑混合后制成糊狀，預(yù)置在經(jīng)清洗、干燥后的鋁合金基體表面，在140℃下干燥處理后進(jìn)行激光熔覆處理，得到陶瓷涂層，再經(jīng)自然時效處理得到所述耐腐蝕耐高溫鋁合金型材；其中，激光熔覆處理中各項參數(shù)如下：單道掃描，氬氣保護(hù)激光池，光斑直徑為4.5mm，掃描速度為3.5mm/s，功率為1.75KW，熔覆層厚度為0.8mm。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。