一種高強度的鋁合金及製備方法與流程
2024-02-19 07:01:15 4
本發明涉及一種鋁合金，特別是一種高強度的鋁合金及製備方法。
背景技術：
目前，在許多場合，無論是建築、電力、冶金、化工、航空等領域中，鋁合金材料被廣泛應用，成為了不可缺少的一種材料。隨著應用領域的需求增多，對鋁合金的強度性能越發重視。而且，長期暴露室外的鋁合金製品的強度、耐腐蝕性、耐磨性等都不太理想，在風吹日曬雨淋的環境下，鋁合金製品的壽命也會大大縮短，出現磨損、斷裂等情況。所以急需一種高強度的鋁合金及製備方法的提出。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決上述現有技術的不足而提供一種耐腐蝕、耐磨、強度高的一種高強度的鋁合金，以及其製備方法。
為了實現上述目的，本發明所設計的一種高強度的鋁合金及製備方法，包括矽3-7%、鎂1.5-1.8%、鐵0.25-0.30%、鈷0.05-0.15%、鈣0.04-0.1%、鉬0.02-0.05%、釤0.05-0.15%；餘量為鋁，其中，鈷與釤的質量比為1:1，鈣與鉬的質量比為 2:1，其中百分比為質量百分比。
一種高強度的鋁合金的製備方法如下：
第一步：將粉末狀的3-7%矽、0.25-0.30%鐵、0.05-0.15%鈷、0.0,4-0.1%鈣、0.02-0.05%鉬、0.05-0.15%釤按原料配方混合均勻，且鈷與釤的質量比為1:1，鈣與鉬的質量比為 2:1，投入爐中進行熔化，爐內溫度為700-730℃，並攪拌20分鐘；
第二步：將鋁和1.5-1.8%鎂粉碎成粉末狀，爐內升溫至740-760℃後，再將粉末狀的鋁投入爐內，攪拌10-20分鐘後，加入粉末狀的鎂，充分混合後，進行精煉、扒渣、鋁液化學元素快速分析，若分析結果與原料配方有差別，補料進行調整；
第三步：爐內溫度保持在700-720℃下30分鐘，冷卻至600℃；
第四步：鋁液取出進行模裝，冷卻即可得到高強度的鋁合金。
其中，矽的加入有利於增強鋁合金的延伸性、增大抗張強度，但是過少達不到效果，過多會不利於其他金屬成分作用的發揮，所以在3-7%質量百分比內是本發明的最佳配比；鎂的加入與矽結合，在製備過程中，會形成有助於提高鋁合金強度的鎂-矽體系析出物，發揮時效硬化作用；鐵作為基體金屬雜質混入鋁合金中，作為熔化原料，是一種必須元素，但需要控制其摻入量，過多會破壞鎂-矽體系析出物的產生，且會提高鋁合金製備原料的成本；加入鈷，目的在於增大硬度和力度，且使得整個鋁合金原料體系能夠承受高溫淬火，鈷的加入還能在一定程度上加強其他元素的某些個性特徵，如與矽的合理作用下使得製備的鋁合金硬度更大，且耐酸鹼性提高；釤的加入有助於矽的生長，以及其他稀土元素的特性發揮；鈣的少量加入可以在冶煉過程中除氧、硫、磷等，鈷與釤和鈣與鉬有著固定的質量比例，為的是使原料能夠不過都浪費，物盡其用，儘可能達到原料高利用率。
此外，鎂放最後加入，其目的在於防止過早加入鎂、釤和鈷在高溫狀態下可能會形成尖晶體，不利於鋁合金內部結構的形成。
本發明得到的一種高強度的鋁合金及製備方法，所得鋁合金具有較高的強度，且耐磨，在長期暴露的環境下也不易磨損，製備過程相對簡單，原料利用率高，符合當下綠色化工的原則。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。
實施例1：
本實施例提供的一種高強度的鋁合金及製備方法，包括矽5%、鎂1.6%、鐵0.25%、鈷0.05%、鈣0.04%、鉬0.02%、釤0.05%、鋁92.99%，其中百分比為質量百分比。
具體製備方法如下：
第一步：將粉末狀的5%的矽、0.25%的鐵、0.05%的鈷、0.04%的鈣、0.02%的鉬、0.05%的釤按原料配方混合均勻，投入爐中進行熔化，爐內溫度為730℃，並攪拌20分鐘；
第二步：將92.99%的鋁和1.6%的鎂粉碎成粉末狀，爐內升溫至760℃後，再將粉末狀的鋁投入爐內，攪拌20分鐘後，加入粉末狀的鎂，充分混合後，進行精煉、扒渣、鋁液化學元素快速分析，若分析結果與原料配方有差別，補料進行調整；
第三步：爐內溫度保持在720℃下30分鐘，冷卻至600℃；
第四步：鋁液取出進行模裝，冷卻即可得到高強度的鋁合金。
經測試，本實施例所製備的高強度的鋁合金，其強度為235.23Mp，延伸率為6.5%，硬度為86HB。
實施例2：
本實施例提供的一種高強度的鋁合金及製備方法與實施例1大致相同，其不同點在於鈷、鈣、鉬、釤和鋁的質量百分比的變化，本實施例所用原料包括：矽5%、鎂1.6%、鐵0.25%、鈷0.1%、鈣0.08%、鉬0.04%、釤0.1%、鋁92.83%。
經測試，本實施例所製備的高強度的鋁合金，其強度為238.45Mp，延伸率為6.3%，硬度為89HB。
實施例3：
本實施例提供的一種高強度的鋁合金及製備方法與實施例1大致相同，其不同點在於鈷、鈣、鉬、釤和鋁的質量百分比的變化，本實施例所用原料包括：矽5%、鎂1.6%、鐵0.25%、鈷0.15%、鈣0.1%、鉬0.05%、釤0.15%、鋁92.7%。
經測試，本實施例所製備的高強度的鋁合金，其強度為237.95Mp，延伸率為6.2%，硬度為85HB。
以上三個實施例所得鋁合金，檢測表明其耐腐蝕程度均高於普通鋁合金。