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CN106282681A - 一种高硬度铝合金模具材料及其制备方法 - Google Patents

一种高硬度铝合金模具材料及其制备方法 Download PDF

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CN106282681A
CN106282681A CN201610626439.4A CN201610626439A CN106282681A CN 106282681 A CN106282681 A CN 106282681A CN 201610626439 A CN201610626439 A CN 201610626439A CN 106282681 A CN106282681 A CN 106282681A
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China
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aluminium alloy
high hardness
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alloy mold
temperature
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沈婉珍
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YUYAO WANZHEN HARDWARE FACTORY
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种高硬度铝合金模具材料及其制备方法，所述高硬度铝合金模具材料，按重量百分比计，硅8.0‑12.0％，铜2.3‑4.6％,锡1.5‑2.3％，锰0.4‑0.9％，钨0.4‑0.6％，铬0.5‑0.9％，钛0.04‑0.07％，硼0.02‑0.07％，镍0.001‑0.004％，矾0.001‑0.003％，铝为余量。本发明通过选择特定的配方制备出一种具有较高强度、硬度的高性能铝合金模具材料，同时具有轻量、耐磨损、可塑性好的优点，并且具有优异散热性，可广泛应用于各个领域。

Description

一种高硬度铝合金模具材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金技术领域，具体是一种高硬度铝合金模具材料及其制备方法。
背景技术
现有的高Nb-TiAl合金具有密度低，比强度高和比弹性模量、良好的抗蠕变及抗氧化能力等特点，使其成为航空、航天以及汽车工业等轻质耐热、高强高温结构部件的主要材料。但还有其缺陷，即Nb元素的添加在带来高强度增加的同时，却提高了TiAl合金的变形抗力，降低了塑性变形能力，不利于板材的制备，且随着飞行器和运输工具速度的提高，对材料的耐热性提出了更高的要求。而且在热机械处理过程中通常需要2～3次包套锻造，增加了生产成本。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金的需求日益增多，使铝合金的研究也随之深入。铝型材在很多性能方面优于钢材，主要表现在：抗腐蚀性、易导热性、非铁磁性、可加工性、可成型性及可回收性。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的硬度、强度，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。目前汽车车架生产制造领域，几乎都是采用钢铁材料进行制造，钢铁车架重量大，不利于节能环保。本发明所涉及的一种高硬度铝合金模具材料，可以用于制造汽车车架模具等领域，就是将铝材的各种优异特性，通过原料配方加以改进，实现其在汽车车架模具制造方面的优异价值。但是，传统铝合金仍然存在不足之处，其主要成分为铝、镁和硅，由于受材料组织结构的限制，加工出来的材料性能较差，在加工过程中容易出现断裂、皱纹、疲劳等缺陷，成品率较低，导热性差、导致了材料的浪费。同时，生产效率较低，增加了劳动强度，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高硬度铝合金模具材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高硬度铝合金模具材料，按重量百分比计，硅8.0-12.0％，铜2.3-4.6％,锡1.5-2.3％，锰0.4-0.9％，钨0.4-0.6％，铬0.5-0.9％，钛0.04-0.07％，硼0.02-0.07％，镍0.001-0.004％，矾0.001-0.003％，铝为余量，
作为本发明进一步的方案：按重量百分比计，硅9.2-11.3％，铜2.8-4.0％,锡1.7-2.0％，锰0.4-0.9％，钨0.4-0.6％，铬0.5-0.9％，钛0.04-0.07％，硼0.02-0.07％，镍0.001-0.004％，矾0.001-0.003％，铝为余量。
作为本发明进一步的方案：按重量百分比计，按重量百分比计，硅10.2％，铜3.1％,锡1.9％，锰0.7％，钨0.5％，铬0.7％，钛0.06％，硼0.06％，镍0.003％，矾0.002％，铝为余量。
所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，按重量将上述材料进行熔炼，熔炼后并在1200-1400℃保温0.5-1h，随后在氮气的保护下降温至200℃，接着，进行升温，温度每隔10min提高100℃，直至温度提高到700℃；
(2)然后，在700℃下进行恒温烧铸，烧铸时保持35-40℃每秒的速度进行降温，降温至178℃；
(3)接着，在氨气氛围下，进行淬火处理，淬火温度为945℃，处理时间为28min，淬火结束后，在真空度为0.5×10-2MPa下降温保持温度在1523℃，得到熔化体；
(4)最后，将烧铸模具在300-400℃下预热2-4h，随后将步骤(3)得到的熔化体浇注到预热后的烧铸模具中，在真空度为0.5×10-2MPa下冷却到100℃，在恢复气压为大气压和加入氮气保护时，降温至25℃。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中熔炼后并在1300℃保温0.8h。
作为本发明进一步的方案：步骤(4)中将烧铸模具在350℃下预热3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过选择特定的配方制备出一种具有较高强度、硬度的高性能铝合金模具材料，同时具有轻量、耐磨损、可塑性好的优点，并且具有优异散热性，可广泛应用于各个领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高硬度铝合金模具材料，按重量百分比计，硅8.0％，铜2.3％,锡1.5％，锰0.4％，钨0.4％，铬0.5％，钛0.04％，硼0.02％，镍0.001％，矾0.001％，铝为余量。
所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，按重量将上述材料进行熔炼，熔炼后并在1200℃保温0.5h，随后在氮气的保护下降温至200℃，接着，进行升温，温度每隔10min提高100℃，直至温度提高到700℃；
(2)然后，在700℃下进行恒温烧铸，烧铸时保持35℃每秒的速度进行降温，降温至178℃；
(3)接着，在氨气氛围下，进行淬火处理，淬火温度为945℃，处理时间为28min，淬火结束后，在真空度为0.5×10-2MPa下降温保持温度在1523℃，得到熔化体；
(4)最后，将烧铸模具在300℃下预热2h，随后将步骤(3)得到的熔化体浇注到预热后的烧铸模具中，在真空度为0.5×10-2MPa下冷却到100℃，在恢复气压为大气压和加入氮气保护时，降温至25℃。
实施例2
一种高硬度铝合金模具材料，按重量百分比计，硅9.2％，铜2.8％,锡1.7％，锰0.4％，钨0.4％，铬0.5％，钛0.04％，硼0.02％，镍0.001％，矾0.001％，铝为余量。
所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，按重量将上述材料进行熔炼，熔炼后并在1200℃保温0.5h，随后在氮气的保护下降温至200℃，接着，进行升温，温度每隔10min提高100℃，直至温度提高到700℃；
(2)然后，在700℃下进行恒温烧铸，烧铸时保持35℃每秒的速度进行降温，降温至178℃；
(3)接着，在氨气氛围下，进行淬火处理，淬火温度为945℃，处理时间为28min，淬火结束后，在真空度为0.5×10-2MPa下降温保持温度在1523℃，得到熔化体；
(4)最后，将烧铸模具在300℃下预热2h，随后将步骤(3)得到的熔化体浇注到预热后的烧铸模具中，在真空度为0.5×10-2MPa下冷却到100℃，在恢复气压为大气压和加入氮气保护时，降温至25℃。
实施例3
一种高硬度铝合金模具材料，按重量百分比计，硅10.2％，铜3.1％,锡1.9％，锰0.7％，钨0.5％，铬0.7％，钛0.06％，硼0.06％，镍0.003％，矾0.002％，铝为余量。
所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，按重量将上述材料进行熔炼，熔炼后并在1300℃保温0.8h，随后在氮气的保护下降温至200℃，接着，进行升温，温度每隔10min提高100℃，直至温度提高到700℃；
(2)然后，在700℃下进行恒温烧铸，烧铸时保持38℃每秒的速度进行降温，降温至178℃；
(3)接着，在氨气氛围下，进行淬火处理，淬火温度为945℃，处理时间为28min，淬火结束后，在真空度为0.5×10-2MPa下降温保持温度在1523℃，得到熔化体；
(4)最后，将烧铸模具在350℃下预热3h，随后将步骤(3)得到的熔化体浇注到预热后的烧铸模具中，在真空度为0.5×10-2MPa下冷却到100℃，在恢复气压为大气压和加入氮气保护时，降温至25℃。
实施例4
一种高硬度铝合金模具材料，按重量百分比计，硅11.3％，铜4.0％,锡2.0％，锰0.9％，钨0.6％，铬0.9％，钛0.07％，硼0.07％，镍0.004％，矾0.003％，铝为余量。
所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，按重量将上述材料进行熔炼，熔炼后并在1400℃保温1h，随后在氮气的保护下降温至200℃，接着，进行升温，温度每隔10min提高100℃，直至温度提高到700℃；
(2)然后，在700℃下进行恒温烧铸，烧铸时保持40℃每秒的速度进行降温，降温至178℃；
(3)接着，在氨气氛围下，进行淬火处理，淬火温度为945℃，处理时间为28min，淬火结束后，在真空度为0.5×10-2MPa下降温保持温度在1523℃，得到熔化体；
(4)最后，将烧铸模具在400℃下预热4h，随后将步骤(3)得到的熔化体浇注到预热后的烧铸模具中，在真空度为0.5×10-2MPa下冷却到100℃，在恢复气压为大气压和加入氮气保护时，降温至25℃。
实施例5
一种高硬度铝合金模具材料，按重量百分比计，硅12.0％，铜4.6％,锡2.3％，锰0.9％，钨0.6％，铬0.9％，钛0.07％，硼0.07％，镍0.004％，矾0.003％，铝为余量，
所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，按重量将上述材料进行熔炼，熔炼后并在1400℃保温1h，随后在氮气的保护下降温至200℃，接着，进行升温，温度每隔10min提高100℃，直至温度提高到700℃；
(2)然后，在700℃下进行恒温烧铸，烧铸时保持40℃每秒的速度进行降温，降温至178℃；
(3)接着，在氨气氛围下，进行淬火处理，淬火温度为945℃，处理时间为28min，淬火结束后，在真空度为0.5×10-2MPa下降温保持温度在1523℃，得到熔化体；
(4)最后，将烧铸模具在400℃下预热4h，随后将步骤(3)得到的熔化体浇注到预热后的烧铸模具中，在真空度为0.5×10-2MPa下冷却到100℃，在恢复气压为大气压和加入氮气保护时，降温至25℃。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种高硬度铝合金模具材料，其特征在于，按重量百分比计，硅8.0-12.0％，铜2.3-4.6％,锡1.5-2.3％，锰0.4-0.9％，钨0.4-0.6％，铬0.5-0.9％，钛0.04-0.07％，硼0.02-0.07％，镍0.001-0.004％，矾0.001-0.003％，铝为余量。
2.根据权利要求1所述的高硬度铝合金模具材料，其特征在于，按重量百分比计，硅9.2-11.3％，铜2.8-4.0％,锡1.7-2.0％，锰0.4-0.9％，钨0.4-0.6％，铬0.5-0.9％，钛0.04-0.07％，硼0.02-0.07％，镍0.001-0.004％，矾0.001-0.003％，铝为余量。
3.根据权利要求1或2所述的高硬度铝合金模具材料，其特征在于，按重量百分比计，硅10.2％，铜3.1％,锡1.9％，锰0.7％，钨0.5％，铬0.7％，钛0.06％，硼0.06％，镍0.003％，矾0.002％，铝为余量。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，按重量将上述材料进行熔炼，熔炼后并在1200-1400℃保温0.5-1h，随后在氮气的保护下降温至200℃，接着，进行升温，温度每隔10min提高100℃，直至温度提高到700℃；
(2)然后，在700℃下进行恒温烧铸，烧铸时保持35-40℃每秒的速度进行降温，降温至178℃；
(3)接着，在氨气氛围下，进行淬火处理，淬火温度为945℃，处理时间为28min，淬火结束后，在真空度为0.5×10-2MPa下降温保持温度在1523℃，得到熔化体；
(4)最后，将烧铸模具在300-400℃下预热2-4h，随后将步骤(3)得到的熔化体浇注到预热后的烧铸模具中，在真空度为0.5×10-2MPa下冷却到100℃，在恢复气压为大气压和加入氮气保护时，降温至25℃。
5.根据权利要求4所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中熔炼后并在1300℃保温0.8h。
6.根据权利要求4所述的高硬度铝合金模具材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中将烧铸模具在350℃下预热3h。
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