一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料及其热处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料及其热处理工艺，包括以下重量百分比的原料：Si13.5‑14.3%、Fe0.7‑0.8%、Cu2.6‑3.2%、Mn0.3‑1%、Cr0.11‑0.29%、Zn0.7‑1.3%、Mg0.31‑0.37%、Sn0.18‑0.22%、Ni0.12‑0.16%、Ti0.14‑0.16%、B0.002‑0.004%、Sr0.015‑0.025%、余量为Al。本发明专利技术的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，该材料强度、抗氧化性、耐磨性好等优点，此外，热处理工艺强化了铝合金性能，具有较高的使用价值和良好的应用前景。

A kind of aluminum alloy material with high strength and wear resistance for door and window and its heat treatment process

The invention discloses a high strength and wear-resistant aluminum alloy material for doors and windows and its heat treatment process, including the following weight percentages: Si13.5 14.3%, Fe0.7 0.8%, Cu2.6 3.2%, Mn0.3 1%, Cr0.11 0.29%, Zn0.7 1.3%, Mg0.31 0.37%, Sn0.18 0.22%, Ni0.12 0.16%, Ti0.14 0.16%, B0.002 0 .004%, Sr0.015 0.025%, and the amount of Al. A high strength and wear-resistant aluminum alloy material is used in the invention, and the strength, antioxidation and wear resistance of the material are good. In addition, the heat treatment process strengthens the properties of aluminum alloy, and has high application value and good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料及其热处理工艺
本专利技术涉及铝合金材料
，具体涉及一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料及其热处理工艺。
技术介绍
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、船舶及化学工业中大量应用，铝合金密度低，但强度比较高，按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金两大类；变形铝合金能承受压力加工，可加工成各种形态、规格的铝合金材料，主要用于制造航空器材、建筑门窗等，变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金；铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝锌合金和铝稀土合金，此外，铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。现有技术中，铝合金材料仍然强度低、抗氧化性能差、耐磨性差等缺点，同时，铝合金的热处理工艺效果不是很显著，强化效果不明显，大大的降低了铝合金性能，限制了铝合金材料的发展。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，该材料强度、抗氧化性、耐磨性好等优点，此外，热处理工艺强化了铝合金性能，具有较高的使用价值和良好的应用前景。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术提供了一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，包括以下重量百分比的原料：Si13.5-14.3%、Fe0.7-0.8%、Cu2.6-3.2%、Mn0.3-1%、Cr0.11-0.29%、Zn0.7-1.3%、Mg0.31-0.37%、Sn0.18-0.22%、Ni0.12-0.16%、Ti0.14-0.16%、B0.002-0.004%、Sr0.015-0.025%、余量为Al。优选地，所述门窗用高强度耐磨型铝合金材料包括以下重量百分比的原料：Si13.9%、Fe0.75%、Cu2.9%、Mn0.65%、Cr0.2%、Zn1%、Mg0.34%、Sn0.2%、Ni0.14%、Ti0.15%、B0.003%、Sr0.02%、余量为Al。本专利技术还提供一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料热处理工艺，包括以下步骤：步骤一，按要求称量准备各组分原料；步骤二，将Al、Si、Fe、Cu、Mg、Zn投入到熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为730-740℃，然后在投入Cr、Mn、Sn、Ni、Ti、B、Sr，升温至750-770℃，反应1-2h，得到铝合金熔体A；步骤三，将步骤二中的铝合金熔体采用半连续铸造法进行铸造，半连续铸造温度为720-740℃，铸造速度为45-55mm/min，冷却水强度为0.08-0.10MPa，并在结晶器内布置电磁感应线圈，磁场的频率为2000-2600Hz，得到铸造体B；步骤四，将铸造体B加热到520-560℃淬火，淬火时间1-2h，再用淬火液冷却，再将冷却后的铸体在360-380℃保温2-3h回火，冷却至室温，再加热至360-400℃保温2-3h二次回火，再冷却至室温，得到固溶体C；步骤五，将固溶体C继续加热，加热温度为110-130℃，加热8-10h，然后在升温至190-198℃，加热4-6h，即完成门窗用高强度耐磨型铝合金材料热处理工艺。优选地，所述门窗用高强度耐磨型铝合金材料热处理工艺步骤为：步骤一，按要求称量准备各组分原料；步骤二，将Al、Si、Fe、Cu、Mg、Zn投入到熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为735℃，然后在投入Cr、Mn、Sn、Ni、Ti、B、Sr，升温至760℃，反应1.5h，得到铝合金熔体A；步骤三，将步骤二中的铝合金熔体采用半连续铸造法进行铸造，半连续铸造温度为730℃，铸造速度为50mm/min，冷却水强度为0.09MPa，并在结晶器内布置电磁感应线圈，磁场的频率为2300Hz，得到铸造体B；步骤四，将铸造体B加热到540℃淬火，淬火时间1.5h，再用淬火液冷却，再将冷却后的铸体在370℃保温2.5h回火，冷却至室温，再加热至380℃保温2.5h二次回火，再冷却至室温，得到固溶体C；步骤五，将固溶体C继续加热，加热温度为120℃，加热9h，然后在升温至194℃，加热5h，即完成门窗用高强度耐磨型铝合金材料热处理工艺。优选地，所述步骤二中在熔炼过程需用电磁搅拌器搅拌。优选地，所述步骤二中在熔炼时采用氮气保护。优选地，所述步骤三中结晶器中心位置的磁场强度为18-22mT。优选地，所述步骤三中结晶器中心位置的磁场强度为20mT。优选地，所述步骤四中淬火液为PAG淬火液。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：（1）本专利技术的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，通过合理的控制Si、Cu、Mn、Cr含量的配比，使得合金具有良好的强度、耐磨性，以及优良的力学性能。（2）本专利技术的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，通过加入Mg的量来影响铝合金性质，Mg含量从0.31%增加到0.37%，每增加1%Mg，抗拉强度升高46MPa，同时，Mn的量从0.3%增加到1%，抗拉强度增强，起到协同作用，此外，Mn可以使化合物均匀沉淀，改善耐腐蚀性。（3）本专利技术的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，添加的Ti，能与Al形成，起到细化铸造组织和焊缝组织的作用，同时，Ti与B形成Ti-B，B含量从0.002%增加至0.004%，能够有效的减少自由N数量，减轻N对位错的钉扎作用，提高铝合金的强度和韧性。（4）本专利技术的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，铝合金加入的Sr在处理工艺中，能够改善合金的塑性加工性和最终产品质量，Sr含量从0.015%增加到0.025%，降低了制备时间，此外，铝合金中加入Sr0.015-0.025%，力学性能显著提高，抗拉强度由235MPa提高到242MPa，屈服强度由206提高到212MPa，延伸率10%增至14%。（5）本专利技术的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，热处理工艺中，将冷却后的铸体在360-380℃保温2-3h回火，冷却至室温，再加热至360-400℃保温2-3h二次回火，再冷却至室温，得到固溶体C，可以在提高铝合金铸件力学性能的前提下大幅度降低铸件开裂风险，保证了铝合金稳定性，此外，使用的PAG淬火液能有效改善工作环境，提高零件的淬火质量，降低生产成本。（6）本专利技术的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，该材料强度、抗氧化性、耐磨性好等优点，此外，热处理工艺强化了铝合金性能，具有较高的使用价值和良好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1.本实施例的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，包括以下重量百分比的原料：Si13.5%、Fe0.7%、Cu2.6%、Mn0.3%、Cr0.11%、Zn0.7%、Mg0.31%、Sn0.18%、Ni0.12%、Ti0.14%、B0.002%、Sr0.015%、余量为Al。本实施例的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料热处理工艺，包括以下步骤：步骤一，按要求称量准备各组分原料；步骤二，将Al、Si、Fe、Cu、Mg、Zn投入到熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为730℃，然后在投入Cr、Mn、Sn、Ni、Ti、B、Sr，升温至75本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：Si13.5‑14.3%、Fe0.7‑0.8%、Cu2.6‑3.2%、Mn0.3‑1%、Cr0.11‑0.29%、Zn0.7‑1.3%、Mg0.31‑0.37%、Sn0.18‑0.22%、Ni0.12‑0.16%、Ti0.14‑0.16%、B0.002‑0.004%、Sr0.015‑0.025%、余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：Si13.5-14.3%、Fe0.7-0.8%、Cu2.6-3.2%、Mn0.3-1%、Cr0.11-0.29%、Zn0.7-1.3%、Mg0.31-0.37%、Sn0.18-0.22%、Ni0.12-0.16%、Ti0.14-0.16%、B0.002-0.004%、Sr0.015-0.025%、余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种门窗用高强度耐磨型铝合金材料，其特征在于，所述门窗用高强度耐磨型铝合金材料包括以下重量百分比的原料：Si13.9%、Fe0.75%、Cu2.9%、Mn0.65%、Cr0.2%、Zn1%、Mg0.34%、Sn0.2%、Ni0.14%、Ti0.15%、B0.003%、Sr0.02%、余量为Al。3.一种如权利要求1或2所述的门窗用高强度耐磨型铝合金材料热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，按要求称量准备各组分原料；步骤二，将Al、Si、Fe、Cu、Mg、Zn投入到熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为730-740℃，然后在投入Cr、Mn、Sn、Ni、Ti、B、Sr，升温至750-770℃，反应1-2h，得到铝合金熔体A；步骤三，将步骤二中的铝合金熔体采用半连续铸造法进行铸造，半连续铸造温度为720-740℃，铸造速度为45-55mm/min，冷却水强度为0.08-0.10MPa，并在结晶器内布置电磁感应线圈，磁场的频率为2000-2600Hz，得到铸造体B；步骤四，将铸造体B加热到520-560℃淬火，淬火时间1-2h，再用淬火液冷却，再将冷却后的铸体在360-380℃保温2-3h回火，冷却至室温，再加热至360-400℃保温2-3h二次回火，再冷却至室温，得到固溶体C；步骤五，将固溶体C继续加热，加热温度为110-130℃，加热8...

【专利技术属性】
技术研发人员：武娟，
申请(专利权)人：合肥万之景门窗有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34