一種高耐磨鋁合金型材及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高耐磨鋁合金型材及其制備方法，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為：Si12-16、Mg5.8-6.6、Mn0.2-0.3、Cr0.15-0.25、Mo0.3-0.5、Ti0.25-0.35、Co0.4-0.6、W0.1-0.2、Ce0.05-0.1、Dy0.04-0.08，余量為Al。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化Si、Mg的含量，并添加了Co、W、Ce、Dy等元素，相互協(xié)同作用，顯著提高鋁合金的耐磨性能，且具有較高的強(qiáng)度和耐熱性，完全滿(mǎn)足汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料的性能要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高耐磨鋁合金型材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高耐磨鋁合金型材及其制備方法，屬于鋁合金材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，易于加工，可制成各種型材，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，物理性能和抗腐蝕性能。鋁合金型材廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、建筑裝修、化學(xué)工業(yè)等，是一種重要的有色金屬結(jié)構(gòu)材料。隨著科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料對(duì)鋁合金耐磨性的要求日益提高，因此，急需開(kāi)發(fā)一種高耐磨鋁合金型材，以滿(mǎn)足汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高耐磨鋁合金型材及其制備方法，在保證鋁合金高強(qiáng)度、耐熱性的同時(shí)，提高材料的耐磨性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種高耐磨鋁合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為:Si 12-16、Mg 5.8-6.6、Mn 0.2-0.3, Cr 0.15-0.25, Mo 0.3-0.5, Ti 0.25-0.35, Co 0.4-0.6、W 0.1-0.2, Ce0.05-0.UDy 0.04-0.08，余量為 Al。
[0005]本發(fā)明高耐磨鋁合金型材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按配方配比計(jì)算稱(chēng)取爐料，取鋁錠、鎂錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)720-740°C時(shí)，依次加入硅錠、Al-10wt%Mn中間合金、Al_12wt%Mo中間合金，攪拌均勻后繼續(xù)升溫至760-790°C，依次加入Al-4wt%W中間合金、Al_15wt%Co中間合金、Al-5wt%Cr中間合金，爐料全部熔化后，攪拌20-30min，使成分均勻，調(diào)整溫度至740_760°C，通過(guò)氮?dú)鈱⒕珶拕┐等胫寥垡好?/3處進(jìn)行精煉，精煉劑用量為熔液重量的1.5-2.5%，精煉15-20min后扒渣，靜置10-15min，調(diào)整溫度至710_730°C，加入其它剩余合金元素成分，攪拌5_10min后，取樣分析，調(diào)整至合格；以氣體流量為l_2L/min通80%N2+20%Ar混合氣體除氣精煉10-15min，扒渣，升溫至735-755°C，保溫靜置15_20min后即可出爐澆注，澆注溫度為670-690 0C ；
(2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至715-735°C，待其完全熔化后，攪拌20-30min后進(jìn)行第二次取樣分析，然后調(diào)整溫度至700_720°C，以氣體流量為1.5-2.5L/min通70%N2+20%C12+10%C0混合氣體除氣精煉15_20min，扒渣后靜置20_30min，取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為685-705°C ；
(3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中經(jīng)460-480°C，5-10h均勻化處理后強(qiáng)風(fēng)冷卻至200-250°C再水冷至室溫；
(4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為490-510°C，擠壓速率為14-18m/min，然后將擠出的型材采用在線(xiàn)風(fēng)冷或水霧冷卻淬火，淬火后進(jìn)行拉伸矯直，拉伸變形量為1-2% ；(5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進(jìn)行三級(jí)時(shí)效處理:先在115-135°C下保溫12-18h，然后空冷至室溫停放36-48h后放入180-200°C鹽浴中保溫0.5_lh，再置于0_3°C冰水中水淬至50°C以下，最后在100-120°C下保溫15-20h，出爐空冷至室溫。
[0006]所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉18-24、氟酸鈦鉀5-10、氯化鉀33-41、氯化鋅15-20、硫酸鈉3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸鈉12-18、氟化鋁8_14、碳酸鈣16-22、木炭粉 10-15。
[0007]本發(fā)明的有 益效果:
本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化S1、Mg的含量，并添加了 Co、W、Ce、Dy等元素，相互協(xié)同作用，顯著提高鋁合金的耐磨性能，且具有較高的強(qiáng)度和耐熱性，完全滿(mǎn)足汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料的性能要求。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例
一種高耐磨鋁合金型材，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為:Si 12-16、Mg 5.8-6.6、Mn 0.2-0.3, Cr 0.15-0.25, Mo 0.3-0.5, Ti 0.25-0.35, Co 0.4-0.6、W 0.1-0.2, Ce0.05-0.UDy 0.04-0.08，余量為 Al。
[0009]高耐磨鋁合金型材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按配方配比計(jì)算稱(chēng)取爐料，取鋁錠、鎂錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)725°C時(shí)，依次加入硅錠、Al-10wt%Mn中間合金、Al_12wt%Mo中間合金，攪拌均勻后繼續(xù)升溫至770°C,依次加入Al-4wt%W中間合金、Al-15wt%Co中間合金、Al_5wt%Cr中間合金,爐料全部熔化后，攪拌20-30min，使成分均勻，調(diào)整溫度至750°C，通過(guò)氮?dú)鈱⒕珶拕┐等胫寥垡好?/3處進(jìn)行精煉，精煉劑用量為熔液重量的2%，精煉20min后扒渣，靜置15min，調(diào)整溫度至720°C，加入其它剩余合金元素成分，攪拌5-10min后，取樣分析，調(diào)整至合格；以氣體流量為1.5L/min通80%N2+20%Ar混合氣體除氣精煉15min，扒渣，升溫至745°C，保溫靜置20min后即可出爐燒注,燒注溫度為680°C ；
(2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至720°C，待其完全熔化后，攪拌25min后進(jìn)行第二次取樣分析，然后調(diào)整溫度至710°C，以氣體流量為2L/min通70%N2+20%C12+10%C0混合氣體除氣精煉15min，扒渣后靜置30min，取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為695°C ；
(3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中經(jīng)470°C，8h均勻化處理后強(qiáng)風(fēng)冷卻至200°C再水冷至室溫；
(4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為510°C，擠壓速率為16m/min，然后將擠出的型材采用在線(xiàn)風(fēng)冷或水霧冷卻淬火，淬火后進(jìn)行拉伸矯直，拉伸變形量為1.5% ；
(5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進(jìn)行三級(jí)時(shí)效處理:先在125°C下保溫16h，然后空冷至室溫停放48h后放入180°C鹽浴中保溫、lh，再置于2°C冰水中水淬至50°C以下，最后在110°C下保溫20h，出爐空冷至室溫。
[0010]所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉22、氟酸鈦鉀8、氯化鉀36、氯化鋅18、硫酸鈉5、五氯化磷12、氟硼酸鈉16、氟化鋁12、碳酸鈣18、木炭粉10。
[0011]經(jīng)檢驗(yàn)，所得鋁合金型材的主要性能為:抗拉強(qiáng)度527MPa，屈服強(qiáng)度366MPa，伸長(zhǎng)率 11.2%、M2000 摩擦磨損試 驗(yàn)機(jī)(200r/min，200N，2h)磨損率 6.5Xl0-3mm3/m。
【權(quán)利要求】
1.一種高耐磨鋁合金型材，其特征在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比該合金化學(xué)成分為=Si12-16、Mg 5.8-6.6、Mn 0.2-0.3, Cr 0.15-0.25, Mo 0.3-0.5, Ti 0.25-0.35, Co 0.4-0.6,W 0.1-0.2、Ce 0.05-0.1、Dy 0.04-0.08，余量為 Al。
2.如權(quán)利要求1所述的高耐磨鋁合金型材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按配方配比計(jì)算稱(chēng)取爐料，取鋁錠、鎂錠加入熔化爐中加熱熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)720-740℃時(shí)，依次加入硅錠、Al-10wt%Mn中間合金、Al_12wt%Mo中間合金，攪拌均勻后繼續(xù)升溫至760-790℃，依次加入Al-4wt%W中間合金、Al_15wt%Co中間合金、Al-5wt%Cr中間合金，爐料全部熔化后，攪拌20-30min，使成分均勻，調(diào)整溫度至740_760℃，通過(guò)氮?dú)鈱⒕珶拕┐等胫寥垡好?/3處進(jìn)行精煉，精煉劑用量為熔液重量的1.5-2.5%，精煉15-20min后扒渣，靜置10-15min，調(diào)整溫度至710_730℃，加入其它剩余合金元素成分，攪拌5_10min后，取樣分析，調(diào)整至合格；以氣體流量為l_2L/min通80%N2+20%Ar混合氣體除氣精煉10-15min，扒渣，升溫至735-755℃，保溫靜置15_20min后即可出爐澆注，澆注溫度為670-690 ℃ ； (2)將步驟(1)得到的鑄坯加入到熔化爐中，加熱至715-735℃，待其完全熔化后，攪拌20-30min后進(jìn)行第二次取樣分析，然后調(diào)整溫度至700_720℃，以氣體流量為1.5-2.5L/min通70%N2+20%C12+10%C0混合氣體除氣精煉15_20min，扒渣后靜置20_30min，取樣進(jìn)行爐前快速分析，分析結(jié)果符合合金成分要求即可出爐澆注，澆注溫度為685-705℃ ； (3)將步驟(2)得到的重熔鑄坯在均勻化處理爐中經(jīng)460-480℃，5-10h均勻化處理后強(qiáng)風(fēng)冷卻至200-250℃再水冷至室溫； (4)將均勻化后的鑄坯擠壓成型，擠壓溫度為490-510℃，擠壓速率為14-18m/min，然后將擠出的型材采用在線(xiàn)風(fēng)冷或水霧冷卻淬火，淬火后進(jìn)行拉伸矯直，拉伸變形量為1-2% ； (5)將拉伸矯直后的鋁合金型材進(jìn)行三級(jí)時(shí)效處理:先在115-135℃下保溫12-18h，然后空冷至室溫停放36-48h后放入180-200℃鹽浴中保溫0.5_lh，再置于0_3℃冰水中水淬至50℃以下，最后在100-120℃下保溫15-20h，出爐空冷至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高耐磨鋁合金型材的制備方法，其特征在于，所述的精煉劑由以下重量份的的組分組成:硝酸鈉18-24、氟酸鈦鉀5-10、氯化鉀33-41、氯化鋅15-20、硫酸鈉3-8、五氯化磷10-15、氟硼酸鈉12-18、氟化鋁8_14、碳酸鈣16-22、木炭粉10-15。
【文檔編號(hào)】C22F1/043GK103898377SQ201410115833
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】張廣勛, 沈勇, 祁仁華 申請(qǐng)人:安徽家園鋁業(yè)有限公司