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轨道用耐磨损铝合金及其制备方法
申请号	CN202011412876.9	申请日	2020-12-04	公开(公告)号	CN112662963A	公开(公告)日	2021-04-16
申请人	马鞍山市华冶铝业有限责任公司;			发明人	宋志健; 喻诚;
摘要	本发明公开了轨道用耐磨损铝合金及其制备方法。轨道用耐磨损铝合金包括以下重量份数的原料组分：铝合金坯料40‑80份和六钛酸钾 0.2‑5份。本技术方案中铝通过与其它金属在体系中形成了铝化物弥散相，并产生协同作用，起到细化铸态晶粒，强化钉扎位错的作用，从而显著提高了铝合金型材的再结晶温度，降低了晶粒的再结晶，并克服了淬火敏感问题，改善了铝合金型材的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性，从而增强了耐磨能力。加入有六钛酸钾，六钛酸钾为连锁隧道式结构，具有优先的化学稳定性、防腐性能和机械性能，且其在熔炼过程中生成，形成六钛酸钾晶须能够增强铝合金的机械性能。
权利要求	1.轨道用耐磨损铝合金，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：铝合金坯料40‑ 80份和六钛酸钾0.2‑5份。 2.根据权利要求1所述的轨道用耐磨损铝合金，其特征在于，所述铝合金坯料中个成分和组分为：Si 8.26～11.15％，Zn 1.84～2.47％，Mn 0.89～1.65％，Mg0.46～0.95％，Cu 0.03～0.26％，Ti 0.31～0.63％，Sb 0.01～0.08％，稀土0.005～0.15％，其余为Al和不可避免的杂质。 3.根据权利要求2所述的轨道用耐磨损铝合金，其特征在于，所述稀土为钴、钼、钪、钇、镧系元素中的至少一种。 4.根据权利要求1‑3任意一项所述的轨道用耐磨损铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)以碳酸钾和偏钛酸为原料，将碳酸钾和偏钛酸以5:5的摩尔比例配置悬浊液，然后干燥制成前驱体粉末； (2)将铝合金坯料与前驱体粉末混合，然后加热熔炼，熔炼温度为725～1150℃，熔炼时间为1.5～3h，熔炼过程中前驱体粉末生成六钛酸钾晶须； (3)将步骤(2)产出的溶液在真空条件下铸造成型，得到铝合金轨道，将铝合金轨道在 520～550℃下进行均匀化热处理，保温10～15h，空冷至室温； (4)将铝合金轨道升温至520～530℃下保温1～2h，然后油冷至230～240℃，再空冷至室温，以提高铝合金轨道的韧性和强度。
说明书全文	轨道用耐磨损铝合金及其制备方法技术领域 [0001] 本发明属于金属材料技术领域，特别涉及轨道用耐磨损铝合金及其制备方法。背景技术 [0002] 铝合金中的典型高强硬铝合金，由于其成份比较合理，综合性能优良，是铝合金中用量较大系列之一；该合金的特点是：比强度高，韧性好，有一定的耐热性，可用作150℃以下的工作零件，其中2124合金的强度在125℃以上时比7075合金的还高，一直是航空航天、推进和武器系统的重要材料。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他中高强度结构件；此外，在汽车、IT工业设备、以及办公室设备等应用也非常广泛，很多工业发达国家都生产这种合金。铝合金在轨道上的运用上，对铝合金的性能提出越来越高的要求，除了追求较高的抗拉强度以外，还要求合金具有优良的耐磨性能，尤其是耐磨性能。发明内容 [0003] 本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供轨道用耐磨损铝合金及其制备方法。 [0004] 本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的： [0005] 轨道用耐磨损铝合金，包括以下重量份数的原料组分：铝合金坯料40‑80份和六钛酸钾0.2‑5份。 [0006] 进一步的，所述铝合金坯料中个成分和组分为：Si 8.26～11.15％，Zn 1.84～2.47％，Mn 0.89～1.65％，Mg0.46～0.95％，Cu 0.03～0.26％，Ti 0.31～0.63％，Sb 0.01 ～0.08％，稀土0.005～0.15％，其余为Al和不可避免的杂质。 [0007] 进一步的，所述稀土为钴、钼、钪、钇、镧系元素中的至少一种。 [0008] 轨道用耐磨损铝合金的制备方法，包括如下步骤： [0009] (1)以碳酸钾和偏钛酸为原料，将碳酸钾和偏钛酸以5:5的摩尔比例配置悬浊液，然后干燥制成前驱体粉末； [0010] (2)将铝合金坯料与前驱体粉末混合，然后加热熔炼，熔炼温度为725～1150℃，熔炼时间为1.5～3h，熔炼过程中前驱体粉末生成六钛酸钾晶须； [0011] (3)将步骤(2)产出的溶液在真空条件下铸造成型，得到铝合金轨道，将铝合金轨道在520～550℃下进行均匀化热处理，保温10～15h，空冷至室温； [0012] (4)将铝合金轨道升温至520～530℃下保温1～2h，然后油冷至230～240℃，再空冷至室温，以提高铝合金轨道的韧性和强度。 [0013] 本发明的有益效果为：铝通过与其它金属在体系中形成了铝化物弥散相，并产生协同作用，起到细化铸态晶粒，强化钉扎位错的作用，从而显著提高了铝合金型材的再结晶温度，降低了晶粒的再结晶，并克服了淬火敏感问题，改善了铝合金型材的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性，从而增强了耐磨能力。 [0014] 加入有六钛酸钾，六钛酸钾为连锁隧道式结构，具有优先的化学稳定性、防腐性能和机械性能，且其在熔炼过程中生成，形成六钛酸钾晶须能够增强铝合金的机械性能。附图说明 [0015] 图1是六钛酸钾晶须SEM图；具体实施方式 [0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0017] 实施例1 [0018] 轨道用耐磨损铝合金，包括以下重量份数的原料组分：铝合金坯料40份和六钛酸钾0.2份。 [0019] 其中铝合金坯料中个成分和组分为：Si 8.26％，Zn 1.84％，Mn 0.89％，Mg0.46％，Cu 0.03％，Ti 0.31％，Sb 0.01％，稀土0.005％，其余为Al和不可避免的杂质。 [0020] 其中稀土为钴、钼系元素中的至少一种。 [0021] 轨道用耐磨损铝合金的制备方法，包括如下步骤： [0022] (1)以碳酸钾和偏钛酸为原料，将碳酸钾和偏钛酸以5:5的摩尔比例配置悬浊液，然后干燥制成前驱体粉末； [0023] (2)将铝合金坯料与前驱体粉末混合，然后加热熔炼，熔炼温度为725℃，熔炼时间为1.5h，熔炼过程中前驱体粉末生成六钛酸钾晶须； [0024] (3)将步骤(2)产出的溶液在真空条件下铸造成型，得到铝合金轨道，将铝合金轨道在520℃下进行均匀化热处理，保温10～15h，空冷至室温； [0025] (4)将铝合金轨道升温至520℃下保温1～2h，然后油冷至230℃，再空冷至室温，以提高铝合金轨道的韧性和强度 [0026] 实施例2 [0027] 轨道用耐磨损铝合金，包括以下重量份数的原料组分：铝合金坯料80份和六钛酸钾5份。 [0028] 其中铝合金坯料中个成分和组分为：Si 11.15％，Zn 2.47％，Mn 1.65％，Mg 0.95％，Cu 0.26％，Ti 0.63％，Sb 0.08％，稀土0.15％，其余为Al和不可避免的杂质。 [0029] 其中稀土为钼、钪系元素中的至少一种。 [0030] 轨道用耐磨损铝合金的制备方法，包括如下步骤： [0031] (1)以碳酸钾和偏钛酸为原料，将碳酸钾和偏钛酸以5:5的摩尔比例配置悬浊液，然后干燥制成前驱体粉末； [0032] (2)将铝合金坯料与前驱体粉末混合，然后加热熔炼，熔炼温度为1150℃，熔炼时间为3h，熔炼过程中前驱体粉末生成六钛酸钾晶须； [0033] (3)将步骤(2)产出的溶液在真空条件下铸造成型，得到铝合金轨道，将铝合金轨道在550℃下进行均匀化热处理，保温10～15h，空冷至室温； [0034] (4)将铝合金轨道升温至530℃下保温1～2h，然后油冷至240℃，再空冷至室温，以提高铝合金轨道的韧性和强度 [0035] 实施例3 [0036] 轨道用耐磨损铝合金，包括以下重量份数的原料组分：铝合金坯料60份和六钛酸钾4份。 [0037] 其中铝合金坯料中个成分和组分为：Si 9.56％，Zn 1.98％，Mn 1.22％，Mg 0.56％，Cu 0.14％，Ti 0.47％，Sb 0.05％，稀土0.10％，其余为Al和不可避免的杂质。 [0038] 其中稀土为钪、钇、镧系元素中的至少一种。 [0039] 轨道用耐磨损铝合金的制备方法，包括如下步骤： [0040] (1)以碳酸钾和偏钛酸为原料，将碳酸钾和偏钛酸以5:5的摩尔比例配置悬浊液，然后干燥制成前驱体粉末； [0041] (2)将铝合金坯料与前驱体粉末混合，然后加热熔炼，熔炼温度为1000℃，熔炼时间为3h，熔炼过程中前驱体粉末生成六钛酸钾晶须； [0042] (3)将步骤(2)产出的溶液在真空条件下铸造成型，得到铝合金轨道，将铝合金轨道在550℃下进行均匀化热处理，保温10～15h，空冷至室温； [0043] (4)将铝合金轨道升温至530℃下保温1～2h，然后油冷至240℃，再空冷至室温，以提高铝合金轨道的韧性和强度 [0044] 铝通过与其它金属在体系中形成了铝化物弥散相，并产生协同作用，起到细化铸态晶粒，强化钉扎位错的作用，从而显著提高了铝合金型材的再结晶温度，降低了晶粒的再结晶，并克服了淬火敏感问题，改善了铝合金型材的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性，从而增强了耐磨能力。 [0045] 加入有六钛酸钾，六钛酸钾为连锁隧道式结构，具有优先的化学稳定性、防腐性能和机械性能，且其在熔炼过程中生成，形成六钛酸钾晶须能够增强铝合金的机械性能。 [0046] 各个实施例的实验数据如下： [0047] 实施例1拉伸强度(MPa)561，断裂伸长率(％)18.9，磨损量(mg)89。 [0048] 实施例2拉伸强度(MPa)498，断裂伸长率(％)15.6，磨损量(mg)67。 [0049] 实施例3拉伸强度(MPa)524，断裂伸长率(％)17.2，磨损量(mg)77。 [0050] 需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0051] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。