一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒及其生产工艺，涉及铝合金技术领域，其组成成分按重量百分比包括：Si 0.21‑0.25％、Fe 0.12‑0.18％、Cu 0.02‑0.04％、Mn 0.3‑0.5％、Mg 0.6‑1.2％、Cr 0.13‑0.18％、Zn 4.5‑5.0％、Ti 0.02‑0.04％、Be 0.01‑0.02％、Y 0.15‑0.20％、Nb 0.12‑0.18％，余量为Al；其中，满足“1.3％≤Y×Nb/Be≤3％”的关系式。本发明专利技术合理优化各元素及其含量，使其具有良好的机械强度、硬度、抗冲击性能和耐腐蚀性能，且通过对熔炼和热处理工艺进行优化，采用分批次加入炉料和分级加热熔炼，降低氧化烧损，避免合金理化性能下降，经固溶、时效和回火联合处理后的铸件消除了内应力，具有稳定的机体组织，机械强度、硬度、抗冲击性和耐腐蚀性能优异，能够满足铝合金棒球棒质轻、冲击韧性好、击球远、耐腐蚀性能好的要求，且降低了生产成本。

A high strength corrosion resistant aluminum alloy baseball bat and its production process

The invention discloses a baseball bat Aluminum Alloy high-strength corrosion-resistant and its production process and relates to the field of Aluminum Alloy technology, which comprises the components by weight percentage: Si 0.25%, Fe 0.21 0.12 0.18%, Cu 0.04%, Mn 0.02 0.3 0.5%, Mg 1.2%, Cr 0.6 0.13 0.18%, Zn 5%, Ti 4.5 0.02 0.04%, Be 0.02%, Y 0.01 0.15 0.20%, Nb 0.12 0.18%, the remainder is Al; among them, meet the \relation 1.3% = Y * Nb/Be = 3%\. The reasonable optimization of the elements and their content, which has the mechanical strength, hardness, impact resistance and good corrosion resistance, and the melting and heat treatment process was optimized by adding batch charge and graded heating smelting, reduce oxidation loss, avoid the physical and chemical properties of alloy decreased after solution and joint aging and tempering after casting can eliminate internal stress, with a stable body tissue, mechanical strength, hardness, impact resistance and excellent corrosion resistance, to meet the Aluminum Alloy baseball bat lightweight, good toughness, good corrosion resistance, long shot requirements, and reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒及其生产工艺
本专利技术涉及铝合金
，尤其涉及一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒及其生产工艺。
技术介绍
随着体育事业的蓬勃发展，棒球作为一种体育运动项目，以其技巧性高、刺激性强等特点吸引着众多爱好者。在棒球运动中，棒球棒是用来供使用者将高速来球挥击出去的工具，因此，好的棒球棒必须具备质量轻、刚性强、弹性佳以及吸震能力好等优点，且棒球棒表面亦必须能够承受高速球体瞬间的巨大冲击力量。目前，棒球运动所使用的棒球棒常见的有木质棒球棒、铝质棒球棒和复合材料棒球棒。其中，铝质棒球棒一般为中空结构，相比于木质棒球棒而言，其重量较轻，且其平衡点也较理想，因此击球性能较佳，同时，铝质棒球棒更为经久耐用，因此这种棒球棒占市场份额超过70％。由于铝合金耐腐蚀性能不高，一般采用镀膜的方式来增加铝合金的耐腐蚀性能，但是镀层与铝合金材料之间的粘附性不高，容易脱离。因此还需要从铝合金本身来改进。目前普通铝合金的强度一般为400MPa左右，部分铝合金的强度有所提高，但是其抗腐蚀性能并未得到提高，其强度和耐腐蚀性能之间不能很好的协调，容易被腐蚀，从而降低棒球棒的使用寿命。此外，相较于木质球棒，铝合金棒球棒在生产中烧损率较高，导致生产成本高。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒及其生产工艺，综合机械性能优异，能够满足铝合金棒球棒质轻、冲击韧性好、击球远、耐腐蚀性能好的要求。本专利技术提出的一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒，其组成成分按重量百分比包括：Si0.21-0.25％、Fe0.12-0.18％、Cu0.02-0.04％、Mn0.3-0.5％、Mg0.6-1.2％、Cr0.13-0.18％、Zn4.5-5.0％、Ti0.02-0.04％、Be0.01-0.02％、Y0.15-0.20％、Nb0.12-0.18％，余量为Al；其中，满足“1.3％≤Y×Nb/Be≤3％”的关系式。优选地，满足“7.1≤Mg/Y+Zn/Mg≤13.4”的关系式。优选地，其组成成分按重量百分比包括：Si0.23-0.25％、Fe0.15-0.17％、Cu0.03-0.04％、Mn0.43-0.48％、Mg0.9-1.2％、Cr0.14-0.16％、Zn4.7-4.9％、Ti0.02-0.03％、Be0.015-0.02％、Y0.16-0.18％、Nb0.15-0.17％，余量为Al。优选地，其组成成分按重量百分比包括：Si0.24％、Fe0.17％、Cu0.035％、Mn0.46％、Mg1.1％、Cr0.15％、Zn4.8％、Ti0.035％、Be0.015％、Y0.17％、Nb0.15％，余量为Al。本专利技术还提出了上述高强耐腐蚀的铝合金棒球棒的生产工艺，步骤如下：S1、熔炼：按组成成分进行配料，将边角废铝料和金属硅铺装在电炉底部，再依次铺装铝锭、铝铁中间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金，以170℃/h的平均速度升温至700-710℃，当熔至半固态时，再以150℃/h的平均速度升温至740-750℃，加入铝铌中间合金、铝钇中间合金、铝铍中间合金，当炉料化平后，以120℃/h的速度匀速降温至710-720℃，加入铜板、锌锭、镁块，完全压入到铝液中，待炉料全部融化后，扒渣，精炼扒渣，保温15-25min，浇注；S2、固溶：将步骤S1中的铸件置于保温炉中，以100℃/h的平均速度升温至470℃，保温1h，再以70℃/h的速度匀速升温至480℃，保温1h，再以50℃/h的速度匀速升温至490℃，保温1-2h，淬火，水冷至室温；S3、时效：将S3中的铸件除去表面水珠后置于保温炉中，以80℃/h的平均速度升温至180-190℃，保温3-5h；再以60℃/h的平均速度降温至130-140℃，保温1-2h，出炉空冷至室温；S4、回火：将S4中的铸件置于保温炉中，以70℃/h的平均速度升温至180-200℃，保温20-40min，再以40℃/h的平均速度升温至220-230℃，保温3-5h，随炉冷却至120-130℃，取出空冷至室温。优选地，所述S1中，以170℃/h的平均速度升温至700-710℃，随温度的升高，升温速度增大，且温度和时间呈正弦函数关系。优选地，所述S1中，以150℃/h的平均速度升温至740-750℃，随温度的升高，升温速度增大，且温度和时间呈正切函数关系。优选地，所述S1中，以120℃/h的速度匀速降温至710-720℃，随温度的降低，降温速度降低，且温度和时间呈余切函数关系。优选地，所述S1中，每次扒渣时间小于10min。本专利技术有益效果：1、本专利技术通过调节元素Si、Cu、Mn、Zn和Ti在一定范围内，并与元素Fe、Cr、Mg相互配合，使得本专利技术材料具有较好的强度、硬度和耐腐蚀性能，并通过添加元素Be、Nb、Y，净化杂质，细化晶粒，获得优异的综合机械性能和抗腐蚀性，按照1.3％≤Y×Nb/Be≤3％”的关系式，各元素协调抑制再结晶，细化晶粒，使晶粒组织弥散析出，改善强度、硬度和冲击韧性，通过“7.1≤Mg/Y+Zn/Mg≤13.4”关系式的限定，改善合金中Zn、Mg及其它元素的分布，抑制其在凝固过程中的扩散，填补合金相表面的缺陷，细化晶粒，在提高机械性能的同时增强其耐腐蚀性能；本专利技术中各元素相互配合，协同作用，增强机械性能和抗腐蚀性能。2、对熔炼和热处理工艺进行了优化，先将熔点较低的中间合金加入电炉中进行熔融，再升温加入熔点高的中间合金，最后降温加入金属单质，采用分级式加热熔融，并合理设置升温速度和各级熔炼温度，使得合金的氧化夹杂物和气体等能够较好的排除，降低了合金中各种元素的氧化烧损，避免形成大量渣滓造成原材料浪费以及合金理化性能的下降，获得高质量的熔体，且限定扒渣时间，进一步避免了过度烧损，得到的熔体品质好，成分均匀，对比采用传统熔炼方法中一次加入并升温熔融制得含有相同组成成分的铝合金材料，本专利技术烧损率下降0.8-1.3％；热处理工艺中采用阶梯式升温固溶，使合金内的过剩相充分溶解到固溶体中，然后经急冷后，使强化组分在合金中得到最大程度的溶解并固定保存，再经后续时效处理后使得合金内的过饱和的固溶体分解，得到稳定的基体组织，提高合金的机械强度、硬度和韧性，消除内应力，联合双级回火处理，进一步提高其抗腐蚀性能，且采用先随炉冷却，再空冷至室温，有利于固溶体内的原子的重新组合，使组织均匀化。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒，其组成成分按重量百分比包括：Si0.24％、Fe0.17％、Cu0.035％、Mn0.46％、Mg1.1％、Cr0.15％、Zn4.8％、Ti0.035％、Be0.015％、Y0.17％、Nb0.15％，余量为Al。上述高强耐腐蚀的铝合金棒球棒的生产工艺，步骤如下：S1、熔炼：按组成成分进行配料，将边角废铝料和金属硅铺装在电炉底部，再依次铺装铝锭、铝铁中间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金，以170℃/h的平均速度升温至705℃，当熔至半固态时，再以150℃/h的平均速度升温至745℃，加入铝铌中间合金、铝钇中间合金、铝铍中间合金，当炉料化平后，以120℃/h本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒，其特征在于，其组成成分按重量百分比包括：Si 0.21‑0.25％、Fe 0.12‑0.18％、Cu 0.02‑0.04％、Mn 0.3‑0.5％、Mg 0.6‑1.2％、Cr 0.13‑0.18％、Zn 4.5‑5.0％、Ti 0.02‑0.04％、Be 0.01‑0.02％、Y 0.15‑0.20％、Nb 0.12‑0.18％，余量为Al；其中，满足“1.3％≤Y×Nb/Be≤3％”的关系式。

【技术特征摘要】
1.一种高强耐腐蚀的铝合金棒球棒，其特征在于，其组成成分按重量百分比包括：Si0.21-0.25％、Fe0.12-0.18％、Cu0.02-0.04％、Mn0.3-0.5％、Mg0.6-1.2％、Cr0.13-0.18％、Zn4.5-5.0％、Ti0.02-0.04％、Be0.01-0.02％、Y0.15-0.20％、Nb0.12-0.18％，余量为Al；其中，满足“1.3％≤Y×Nb/Be≤3％”的关系式。2.根据权利要求1所述的高强耐腐蚀的铝合金棒球棒，其特征在于，满足“7.1≤Mg/Y+Zn/Mg≤13.4”的关系式。3.根据权利要求1或2所述的高强耐腐蚀的铝合金棒球棒，其特征在于，其组成成分按重量百分比包括：Si0.23-0.25％、Fe0.15-0.17％、Cu0.03-0.04％、Mn0.43-0.48％、Mg0.9-1.2％、Cr0.14-0.16％、Zn4.7-4.9％、Ti0.02-0.03％、Be0.015-0.02％、Y0.16-0.18％、Nb0.15-0.17％，余量为Al。4.根据权利要求3所述的高强耐腐蚀的铝合金棒球棒，其特征在于，其组成成分按重量百分比包括：Si0.24％、Fe0.17％、Cu0.035％、Mn0.46％、Mg1.1％、Cr0.15％、Zn4.8％、Ti0.035％、Be0.015％、Y0.17％、Nb0.15％，余量为Al。5.一种基于权利要求1-4任一所述的高强耐腐蚀的铝合金棒球棒的生产工艺，其特征在于，步骤如下：S1、熔炼：按组成成分进行配料，将边角废铝料和金属硅铺装在电炉底部，再依次铺装铝锭、铝铁中间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金，以170℃/h的平均速度升温至700-710℃，当熔至半固态时，再以150℃/h的平均速度升温至740-750℃，加入铝铌中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：周良正，
申请(专利权)人：天长市良文运动器材有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34