CN113073241A - 一种高强度铝合金的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度铝合金的生产方法,包括以下步骤：1)将铝100‑120份、镁20‑30份和铜15‑20份放入熔炉内进行熔炼液化，获得合金胚料；2)将合金胚料倒入搅拌机内，温度为600‑800℃，向搅拌机内放入钴10‑15份和钛10‑15份，搅拌30‑55min后，向搅拌机内通入惰性气体的同时加入石墨20份，搅拌60min后，取出获得混合溶液；3)将混合溶液放置熔化炉内加热至1000℃，去除表面浮渣，再以冷却速度为10℃/s冷却至650‑800℃后,保温1‑2h，在此温度下精炼3‑5min，静置10‑15min后，再去除表面浮渣，获得精炼混合液，浇铸后获得铸锭；4)对铸锭进行多次挤压处理，得到铝合金。本发明铝镁合金具有比强度高、密度小、耐腐蚀、可回收、导热性好、防电磁辐射、可薄壁成型，铜延展性好，导热性和导电性高。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金的技术领域，尤其涉及一种高强度铝合金的生产方法。
背景技术
以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用；
随着技术的进步，人们的需求也逐渐增加，现有的如手机等电子产品行业、汽车行业等都需要超薄型的铝合金，然而薄型的铝合金易折断。
发明内容
本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种高强度铝合金的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高强度铝合金的生产方法,包括以下步骤：
1)将铝100-120份、镁20-30份和铜15-20份放入熔炉内进行熔炼液化，获得合金胚料。铝和镁可合成铝镁合金，铝镁合金具有比强度高、密度小、耐腐蚀、可回收、导热性好、防电磁辐射、可薄壁成型，铜延展性好，导热性和导电性高；
2)将合金胚料倒入搅拌机内，温度为600-800℃，向搅拌机内放入钴10-15份和钛10-15份，搅拌30-55min后，向搅拌机内通入惰性气体的同时加入石墨10-15份，搅拌40-60min后，取出获得混合溶液，钴硬度高，但脆，在潮湿的空气中也很稳定，钛为过渡金属，密度小、机械强度大、容易加工，可塑性强，当镁铝合金形成后，倒入搅拌机内，溶化后再加入钛和钴，在不破坏镁铝合金薄壁成型的同时增加镁铝合金的硬度和机械强度，混合后，再像搅拌机内添加石墨的同时通入惰性气体，防止石墨和空气中的氧气反应；
3)将混合溶液放置熔化炉内加热至900-1000℃，去除表面浮渣，再以冷却速度为10℃/s冷却至650-800℃后,保温1-2h，在此温度下精炼3-5min，静置10-15min后，再去除表面浮渣，获得精炼混合液，将精炼混合液浇铸，获得铸锭；
4)对铸锭进行多次挤压处理，得到铝合金。
优选的，步骤3中，浇铸工艺包括在温度600-700℃下对精炼混合液进行浇铸，再以冷却速度为8℃/s，将温度冷却至250-350℃，保温30-45min后，再以加热速度为10℃/s，将温度加热至450-600℃，保温30-45min后，再以冷却速度为20℃/s快速冷却至常温，获得铸锭，该铸锭为最终产物，严格控制温度，增强了镁合金锭金相组织的力学性能，使金相组织更加细微化。
优选的，步骤4中挤压处理工艺包括在温度350-400℃下，对铸锭进行第一次挤压，第一次挤压完毕后，以加热速度为3℃/s，将温度加热至410-500℃后，进行第二次挤压，第二次挤压完毕后，以加热速度为4℃/s，将温度加热至510-650℃后，进行第三次挤压，第三次挤压完毕后，保持温度30-45min，取出，获得铝合金，通过多次挤压，可保证精度，方便作业，严格控制每次挤压的温度，随着温度的逐渐上升，铝合金的内部结构也会发生转变，可减少金属与金属之间的间隙，加大金属之间的粘合度，使其增加铝合金的机械强度。
优选的，该方法还包括步骤5，将挤压后的铸锭，以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至500-400℃时，保温45-65min，再以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至400-300℃，保温30-45min，再以冷却速度为12℃/s，将温度冷却至常温(常温为20℃)，获得铝合金，该铝合金为最终产物，严格控制冷却速度和温度，减少金属的活性度，加大紫铜带的硬度和耐热性。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.铝镁合金具有比强度高、密度小、耐腐蚀、可回收、导热性好、防电磁辐射、可薄壁成型，铜延展性好，导热性和导电性高；
2.浇铸工艺中，严格控制温度，增强了镁合金锭金相组织的力学性能，使金相组织更加细微化；
3.严格控制每次挤压的温度，随着温度的逐渐上升，铝合金的内部结构也会发生转变，可减少金属与金属之间的间隙，加大金属之间的粘合度，使其增加铝合金的机械强度。
具体实施方式
下面结合实施例对发明进行详细的说明。
实施例1
本发明提出的一种高强度铝合金的生产方法,包括以下步骤：
1)将铝100份、镁20份和铜15份放入熔炉内进行熔炼液化，获得合金胚料；
2)将合金胚料倒入搅拌机内，温度为600℃，向搅拌机内放入钴10份和钛10份，搅拌30min后，向搅拌机内通入惰性气体的同时加入石墨10份，搅拌40min后，取出获得混合溶液；
3)将混合溶液放置熔化炉内加热至900℃，去除表面浮渣，再以冷却速度为10℃/s冷却至650℃后,保温1h，在此温度下精炼3-5min，静置10min后，再去除表面浮渣，获得精炼混合液，将在温度600℃下对精炼混合液进行浇铸，再以冷却速度为8℃/s，将温度冷却至250℃，保温30min后，再以加热速度为10℃/s，将温度加热至450℃，保温30min后，再以冷却速度为20℃/s快速冷却至常温，获得铸锭；
4)在温度350℃下，对铸锭进行第一次挤压，第一次挤压完毕后，以加热速度为3℃/s，将温度加热至410℃后，进行第二次挤压，第二次挤压完毕后，以加热速度为4℃/s，将温度加热至510℃后，进行第三次挤压，第三次挤压完毕后，保持温度30min，取出，得到初型铝合金；
5)将初型铝合金，以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至500℃时，保温45min，再以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至400℃，保温30min，再以冷却速度为12℃/s，将温度冷却至常温，获得铝合金。
实施例2
一种高强度铝合金的生产方法,包括以下步骤：
1)将铝110份、镁25份和铜17份放入熔炉内进行熔炼液化，获得合金胚料；
2)将合金胚料倒入搅拌机内，温度为700℃，向搅拌机内放入钴12份和钛12份，搅拌45min后，向搅拌机内通入惰性气体的同时加入石墨13份，搅拌50min后，取出获得混合溶液；
3)将混合溶液放置熔化炉内加热至950℃，去除表面浮渣，再以冷却速度为10℃/s冷却至750℃后,保温1.5h，在此温度下精炼4min，静置12min后，再去除表面浮渣，获得精炼混合液，将在温度650℃下对精炼混合液进行浇铸，再以冷却速度为8℃/s，将温度冷却至300℃，保温40min后，再以加热速度为10℃/s，将温度加热至500℃，保温40min后，再以冷却速度为20℃/s快速冷却至常温，获得铸锭；
4)在温度370℃下，对铸锭进行第一次挤压，第一次挤压完毕后，以加热速度为3℃/s，将温度加热至450℃后，进行第二次挤压，第二次挤压完毕后，以加热速度为4℃/s，将温度加热至580℃后，进行第三次挤压，第三次挤压完毕后，保持温度38min，取出，得到初型铝合金；
5)将初型铝合金，以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至450℃时，保温51min，再以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至375℃，保温41min，再以冷却速度为12℃/s，将温度冷却至常温，获得铝合金。
实施例3
一种高强度铝合金的生产方法,包括以下步骤：
1)将铝120份、镁30份和铜20份放入熔炉内进行熔炼液化，获得合金胚料；
2)将合金胚料倒入搅拌机内，温度为800℃，向搅拌机内放入钴15份和钛15份，搅拌55min后，向搅拌机内通入惰性气体的同时加入石墨15份，搅拌60min后，取出获得混合溶液；
3)将混合溶液放置熔化炉内加热至1000℃，去除表面浮渣，再以冷却速度为10℃/s冷却至800℃后,保温2h，在此温度下精炼5min，静置15min后，再去除表面浮渣，获得精炼混合液，将在温度700℃下对精炼混合液进行浇铸，再以冷却速度为8℃/s，将温度冷却至350℃，保温45min后，再以加热速度为10℃/s，将温度加热至600℃，保温45min后，再以冷却速度为20℃/s快速冷却至常温，获得铸锭；
4)在温度400℃下，对铸锭进行第一次挤压，第一次挤压完毕后，以加热速度为3℃/s，将温度加热至500℃后，进行第二次挤压，第二次挤压完毕后，以加热速度为4℃/s，将温度加热至650℃后，进行第三次挤压，第三次挤压完毕后，保持温度45min，取出，得到初型铝合金；
5)将初型铝合金，以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至400℃时，保温65min，再以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至300℃，保温45min，再以冷却速度为12℃/s，将温度冷却至常温，获得铝合金。
对比例1
一种高强度铝合金的生产方法，包括将铝110份、镁20份和钛10份倒入熔炉内进行熔炼液化，获得合金胚料，将合金胚料浇铸，获得铸锭，对铸锭进行在温度为400℃下进行3次挤压，获得初型铝合金，将初型铝合金冷却至常温为20℃，获得铝合金。
将实施例1、实施例2、实施例3和对比例1制备出的铝合金进行数据比对，具体数据见表1；
表1
由此可见，实施例3为最优方案，对比例1没有先制成镁铝合金后再像合金内添加其余金属，也没有加入石墨，在浇铸工艺中，也并没有将浇铸分为2阶段且控制温度，对比例1的抗拉强度、耐火性和硬度均小于本发明的实施例。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。
Claims (4)
1.一种高强度铝合金的生产方法,其特征在于，包括以下步骤：
1)将铝100-120份、镁20-30份和铜15-20份放入熔炉内进行熔炼液化，获得合金胚料；
2)将合金胚料倒入搅拌机内，温度为600-800℃，向搅拌机内放入钴10-15份和钛10-15份，搅拌30-55min后，向搅拌机内通入惰性气体的同时加入石墨15-20份，搅拌40-60min后，取出获得混合溶液；
3)将混合溶液放置熔化炉内加热至900-1000℃，去除表面浮渣，再以冷却速度为10℃/s冷却至650-800℃后,保温1-2h，在此温度下精炼3-5min，静置10-15min后，再去除表面浮渣，获得精炼混合液，将精炼混合液浇铸，获得铸锭；
4)对铸锭进行多次挤压处理，得到所述铝合金。
2.如权利要求1所述的一种高强度铝合金的生产方法,其特征在于，所述步骤3中，浇铸工艺包括在温度600-700℃下对精炼混合液进行浇铸，再以冷却速度为8℃/s，将温度冷却至250-350℃，保温30-45min后，再以加热速度为10℃/s，将温度加热至450-600℃，保温30-45min后，再以冷却速度为20℃/s快速冷却至常温，获得铸锭，该铸锭为最终产物。
3.如权利要求1所述的一种高强度铝合金的生产方法,其特征在于，所述步骤4中挤压处理工艺包括在温度350-400℃下，对铸锭进行第一次挤压，第一次挤压完毕后，以加热速度为3℃/s，将温度加热至410-500℃后，进行第二次挤压，第二次挤压完毕后，以加热速度为4℃/s，将温度加热至510-650℃后，进行第三次挤压，第三次挤压完毕后，保持温度30-45min，取出，获得铝合金。
4.如权利要求3所述的一种高强度铝合金的生产方法,其特征在于，该方法还包括步骤5，将挤压后的铸锭，以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至500-400℃时，保温45-65min，再以冷却速度为5℃/s，将温度冷却至400-300℃，保温30-45min，再以冷却速度为12℃/s，将温度冷却至常温，获得铝合金，该铝合金为最终产物。
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