一种具有锌镍元素的铝合金材料及其热处理工艺转让专利

申请号 : CN201510068838.9

文献号 : CN104561703B

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发明人 : 张丽华

申请人 : 苏州劲元油压机械有限公司

摘要 :

本发明公开了一种具有锌镍合金的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.012‑0.015%,Si:2.25‑2.28%,Se:0.06‑0.08%,Cu:3.32‑3.35%,Mg:0.12‑0.14%,Mn:0.21‑0.23%,Ni:15.23‑15.25%,Zn:18.55‑18.58%,Ti:0.27‑0.29%,Fe:0.24‑0.26%,B:0.024‑0.028%,稀土:7.25‑7.28%,其余为Al和微量杂质;该具有锌镍合金的铝合金材料不仅使用寿命长,而且强度高,还具有很强的耐摩擦和耐腐蚀性能。

权利要求 :

1.一种具有锌镍元素的铝合金材料,其特征在于:所述铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.012-0.015%,Si:2.25-2.28%,Se:0.06-0.08%,Cu:3.32-3.35%,Mg:0.12-

0.14%,Mn:0.21-0.23%,Ni:15.23-15.25%,Zn:18.55-18.58%,Ti:0.27-0.29%,Fe:

0.24-0.26%,B:0.024-0.028%,稀土:7.25-7.28%,其余为Al和微量杂质;

所述稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.43-12.45%,Tm:14.2-14.5%,Dy:

3.6-3.8%,Yb:0.85-0.88%,Nd:8.53-8.55%,Pr:9.55-9.58%,余量为La;

其中具有锌镍元素的铝合金材料的热处理工艺,该工艺按以下步骤进行:

步骤(1):将稀土等分为三份,先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在425-428℃,保持32-35min,进行脱杂质和脱氧,然后炉温升至508-510℃,依次放入:C,Si,Se,Cu,Mg,Mn元素和第一份稀土,保温20-25min,然后将温度升至556-558℃,再依次放入Ni,Zn,Ti,Fe元素和第二份稀土,保温10-15min,最后加热至600-605℃,依次加入B元素和第三份稀土,保温2-3h;

步骤(2):再经过LF炉精炼,将炉温控制在683-685℃,时间保持在3-6h,全程吹氮气搅拌,使化学成份达到组分要求,用真空脱气炉进行脱气,脱气温度为642~645℃,抽气时间在7-8h;

步骤(3):在462~465℃的温度下进行氮气保护模铸,凝固后将温度保持在220-225℃,保温时间为26-28h,最后空冷至室温;

步骤(4):将锻造好的零部件进行一次热处理:将锻造好的部件加热到282-285℃,保温

30-35min,然后用水冷以8-10℃/s的速度冷却到室温,然后再加热到295-298℃,用油冷以

11-13℃/s的冷却至室温,最后清洗表面,检验尺寸。

2.根据权利要求1所述的具有锌镍元素的铝合金材料,其特征在于:所述铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.012%,Si:2.25%,Se:0.06%,Cu:3.32%,Mg:0.12%,Mn:

0.21%,Ni:15.23%,Zn:18.55%,Ti:0.27%,Fe:0.24%,B:0.024%,稀土:7.25%,其余为Al和微量杂质;

所述稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.43%,Tm:14.2%,Dy:3.6%,Yb:

0.85%,Nd:8.53%,Pr:9.55%,余量为La。

3.根据权利要求1所述的具有锌镍元素的铝合金材料,其特征在于:所述铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.015%,Si:2.28%,Se:0.08%,Cu:3.35%,Mg:0.14%,Mn:

0.23%,Ni:15.25%,Zn:18.58%,Ti:0.29%,Fe:0.26%,B:0.028%,稀土:7.28%,其余为Al和微量杂质;

所述稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.45%,Tm:14.5%,Dy:3.8%,Yb:

0.88%,Nd:8.55%,Pr:9.58%,余量为La。

4.根据权利要求1所述的具有锌镍元素的铝合金材料,其特征在于:所述铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.014%,Si:2.27%,Se:0.07%,Cu:3.34%,Mg:0.13%,Mn:

0.22%,Ni:15.24%,Zn:18.57%,Ti:0.28%,Fe:0.25%,B:0.027%,稀土:7.26%,其余为Al和微量杂质;

所述稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.44%,Tm:14.3%,Dy:3.7%,Yb:

0.86%,Nd:8.54%,Pr:9.57%,余量为La。

说明书 :

一种具有锌镍元素的铝合金材料及其热处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及门窗领域,具体的说是一种具有锌镍元素的铝合金材料及其热处理工艺。

背景技术

[0002] 随着各行业对高强铝合金的要求日益提高,并提出了高载荷、轻质化、高强、高韧、高模量、良好的耐蚀性能及焊接性能等一系列要求,并且铝合金的应用范围越来越广,在各行各业中起到至关重要的作用,但是目前的铝合金仍然存在强度低,抗氧化性能低,磨损严重,使用寿命短,成本高等问题。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是,针对以上现有技术的缺点,提出一种具有锌镍元素的铝合金材料及其热处理工艺,该具有锌镍元素的铝合金材料不仅使用寿命长,而且强度高,安全性好,还具有很强的耐摩擦和耐腐蚀性能;该提供的热处理工艺,不仅能降低加工成本,缩短加工周期,而且能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能,提高产品的质量。
[0004] 为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种具有锌镍元素的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.012-0.015%,Si:2.25-2.28%,Se:0.06-0.08%,Cu:3.32-3.35%,Mg:0.12-0.14%,Mn:0.21-0.23%,Ni:15.23-
15.25%,Zn:18.55-18.58%,Ti:0.27-0.29%,Fe:0.24-0.26%,B:0.024-0.028%,稀土:
7.25-7.28%,其余为Al和微量杂质;稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.43-
12.45%,Tm:14.2-14.5%,Dy:3.6-3.8%,Yb:0.85-0.88%,Nd:8.53-8.55%,Pr:9.55-
9.58%,余量为La。
[0005] 本发明还提供了一种具有锌镍元素的铝合金材料的热处理工艺,该工艺按以下步骤进行:
[0006] 步骤(1):将稀土等分为三份,先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在425-428℃,保持32-35min,进行脱杂质和脱氧,然后炉温升至508-510℃,依次放入:C,Si,Se,Cu,Mg,Mn元素和第一份稀土,保温20-25min,然后将温度升至556-558℃,再依次放入Ni,Zn,Ti,Fe元素和第二份稀土,保温10-15min,最后加热至600-605℃,依次加入B元素和第三份稀土,保温2-3h;
[0007] 步骤(2):再经过LF炉精炼,将炉温控制在683-685℃,时间保持在3-6h,全程吹氮气搅拌,使化学成份达到组分要求,用真空脱气炉进行脱气,脱气温度为642~645℃,抽气时间在7-8h;
[0008] 步骤(3):在462~465℃的温度下进行氮气保护模铸,凝固后将温度保持在220-225℃,保温时间为26-28h,最后空冷至室温;
[0009] 步骤(4):将锻造好的零部件进行一次热处理:将锻造好的部件加热到282-285℃,保温30-35min,然后用水冷以8-10℃/s的速度冷却到室温,然后再加热到295-298℃,用油冷以11-13℃/s的冷却至室温,最后清洗表面,检验尺寸。
[0010] 本发明进一步限定的技术方案是:
[0011] 前述的具有锌镍元素的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.012%,Si:2.25%,Se:0.06%,Cu:3.32%,Mg:0.12%,Mn:0.21%,Ni:15.23%,Zn:
18.55%,Ti:0.27%,Fe:0.24%,B:0.024%,稀土:7.25%,其余为Al和微量杂质;稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.43%,Tm:14.2%,Dy:3.6%,Yb:0.85%,Nd:8.53%,Pr:9.55%,余量为La。
[0012] 前述的具有锌镍元素的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.015%,Si:2.28%,Se:0.08%,Cu:3.35%,Mg:0.14%,Mn:0.23%,Ni:15.25%,Zn:
18.58%,Ti:0.29%,Fe:0.26%,B:0.028%,稀土:7.28%,其余为Al和微量杂质;稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.45%,Tm:14.5%,Dy:3.8%,Yb:0.88%,Nd:8.55%,Pr:9.58%,余量为La。
[0013] 前述的具有锌镍元素的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.014%,Si:2.27%,Se:0.07%,Cu:3.34%,Mg:0.13%,Mn:0.22%,Ni:15.24%,Zn:
18.57%,Ti:0.28%,Fe:0.25%,B:0.027%,稀土:7.26%,其余为Al和微量杂质;稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.44%,Tm:14.3%,Dy:3.7%,Yb:0.86%,Nd:8.54%,Pr:9.57%,余量为La。
[0014] 本发明的有益效果是:该具有锌镍元素的铝合金材料中加入了Cu元素能增加铝合金的强度和抗氧化性能,提高使用寿命;加入Ni和Cr元素,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,铬又能提高铝合金的抗氧化性和耐腐蚀性,镍能提高铝合金的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力;加入Mg元素能改善其焊接性能,增加其抗腐蚀性能和强度;加入Ti元素,钛与铝形成TiAl2相,成为结晶时的非自发核心,起细化铸造组织和焊缝组织的作用等等,并且将稀土分成三份依次加入,不仅能在热处理过程中细化晶粒的作用,增加其结构强度,还能提高其抗腐蚀性能和摩擦性能,提高其使用寿命,降低成本;该提供的热处理工艺,不仅能降低加工成本,缩短加工周期,而且能改善铝合金的抗腐蚀性能和焊接性能,提高产品的质量。

具体实施方式

[0015] 下面对本发明做进一步的详细说明:
[0016] 实施例1
[0017] 本实施例提供一种具有锌镍元素的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.012%,Si:2.25%,Se:0.06%,Cu:3.32%,Mg:0.12%,Mn:0.21%,Ni:15.23%,Zn:18.55%,Ti:0.27%,Fe:0.24%,B:0.024%,稀土:7.25%,其余为Al和微量杂质;稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.43%,Tm:14.2%,Dy:3.6%,Yb:0.85%,Nd:8.53%,Pr:9.55%,余量为La;该实施例还提供了具有锌镍元素的铝合金材料的热处理工艺,该工艺按以下步骤进行:
[0018] 步骤(1):将稀土等分为三份,先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在425℃,保持32min,进行脱杂质和脱氧,然后炉温升至508℃,依次放入:C,Si,Se,Cu,Mg,Mn元素和第一份稀土,保温20min,然后将温度升至556℃,再依次放入Ni,Zn,Ti,Fe元素和第二份稀土,保温10min,最后加热至600℃,依次加入B元素和第三份稀土,保温2h;
[0019] 步骤(2):再经过LF炉精炼,将炉温控制在683℃,时间保持在3h,全程吹氮气搅拌,使化学成份达到组分要求,用真空脱气炉进行脱气,脱气温度为642℃,抽气时间在7h;
[0020] 步骤(3):在462℃的温度下进行氮气保护模铸,凝固后将温度保持在220℃,保温时间为26h,最后空冷至室温;
[0021] 步骤(4):将锻造好的零部件进行一次热处理:将锻造好的部件加热到282℃,保温30min,然后用水冷以8℃/s的速度冷却到室温,然后再加热到295℃,用油冷以11℃/s的冷却至室温,最后清洗表面,检验尺寸。
[0022] 实施例2
[0023] 本实施例提供一种具有锌镍元素的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.015%,Si:2.28%,Se:0.08%,Cu:3.35%,Mg:0.14%,Mn:0.23%,Ni:15.25%,Zn:18.58%,Ti:0.29%,Fe:0.26%,B:0.028%,稀土:7.28%,其余为Al和微量杂质;稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.45%,Tm:14.5%,Dy:3.8%,Yb:0.88%,Nd:8.55%,Pr:9.58%,余量为La;该实施例还提供了具有锌镍元素的铝合金材料的热处理工艺,该工艺按以下步骤进行:
[0024] 步骤(1):将稀土等分为三份,先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在428℃,保持35min,进行脱杂质和脱氧,然后炉温升至510℃,依次放入:C,Si,Se,Cu,Mg,Mn元素和第一份稀土,保温25min,然后将温度升至558℃,再依次放入Ni,Zn,Ti,Fe元素和第二份稀土,保温15min,最后加热至605℃,依次加入B元素和第三份稀土,保温3h;
[0025] 步骤(2):再经过LF炉精炼,将炉温控制在685℃,时间保持在6h,全程吹氮气搅拌,使化学成份达到组分要求,用真空脱气炉进行脱气,脱气温度为645℃,抽气时间在8h;
[0026] 步骤(3):在465℃的温度下进行氮气保护模铸,凝固后将温度保持在225℃,保温时间为28h,最后空冷至室温;
[0027] 步骤(4):将锻造好的零部件进行一次热处理:将锻造好的部件加热到285℃,保温35min,然后用水冷以10℃/s的速度冷却到室温,然后再加热到298℃,用油冷以13℃/s的冷却至室温,最后清洗表面,检验尺寸。
[0028] 实施例3
[0029] 本实施例提供一种具有锌镍元素的铝合金材料,铝合金材料化学成分的质量百分比为:C:0.014%,Si:2.27%,Se:0.07%,Cu:3.34%,Mg:0.13%,Mn:0.22%,Ni:15.24%,Zn:18.57%,Ti:0.28%,Fe:0.25%,B:0.027%,稀土:7.26%,其余为Al和微量杂质;稀土中,按重量百分比包含以下组分:Gd:12.44%,Tm:14.3%,Dy:3.7%,Yb:0.86%,Nd:8.54%,Pr:9.57%,余量为La;该实施例还提供了具有锌镍元素的铝合金材料的热处理工艺,该工艺按以下步骤进行:
[0030] 步骤(1):将稀土等分为三份,先按比例将纯铝锭加入锅炉中熔化,温度在427℃,保持33min,进行脱杂质和脱氧,然后炉温升至509℃,依次放入:C,Si,Se,Cu,Mg,Mn元素和第一份稀土,保温24min,然后将温度升至557℃,再依次放入Ni,Zn,Ti,Fe元素和第二份稀土,保温13min,最后加热至604℃,依次加入B元素和第三份稀土,保温2h;
[0031] 步骤(2):再经过LF炉精炼,将炉温控制在684℃,时间保持在5h,全程吹氮气搅拌,使化学成份达到组分要求,用真空脱气炉进行脱气,脱气温度为643℃,抽气时间在7h;