一种高强度耐磨铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐磨铝合金材料及其制备方法，其成分按重量百分比计含有：Cu 6.50‑10.50％、Zn 2.50‑4.50％、Mn 0.21‑0.25％、B 0.40‑0.60%、Ni 0.34‑0.38％、Zr 0.08‑0.12％、Ti 0.11‑0.15％、Mo 0.02‑0.05%、W 0.22‑0.26%、稀土元素0.05‑0.09%，余量为铝和不可避免的其他杂质。本发明专利技术通过设计特定的合金成分组成，解决了铝合金材料的耐磨性和强度不足问题，使铝合金材料同时具有高强度、高耐磨和优异的抗拉强度。

A High Strength Wear Resistant Aluminum Alloy Material and Its Preparation Method

The invention discloses a high strength wear-resistant aluminium alloy material and a preparation method thereof, which comprises copper 6.50 10.50%, Zn 2.50 4.50%, Zn 0.50 2.50 4.50%, Mn 0.21 0.25%, B 0.40 8209 0.60%, Ni 0.34 8209 0.38%, Zr 0.08080 0 0 0 0.080 8209 0.0.12%, Ni 0.11 8209 0.15%, 0.15%, Mo 0.02 8209 0.05%, W 22 8209 0.22 W 0.22 8209 rare earth elements 0.22 0.20 0.0.09%, the remaining amount of aluminium and unavoidable No other impurities. The invention solves the problem of insufficient wear resistance and strength of aluminium alloy material by designing specific alloy composition, so that the aluminium alloy material has high strength, high wear resistance and excellent tensile strength at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐磨铝合金材料及其制备方法
本专利技术涉及铝合金加工
，具体涉及一种高强度耐磨铝合金材料及其制备方法。
技术介绍
铝合金的重量与其他合金相比来说比较小，可广泛应用于很多行业，尤其是对重量有要求的场合。但与其他合金相比，铝合金的硬度比较低，因此一般的铝合金不耐磨。由于铝合金不耐磨，在很多情况下，只能选择重量大但耐磨的合金来替代铝合金。不耐磨的特点大大限制了铝合金的应用。经过对经过对现有技术进行了检索，在中国专利技术专利申请200810231204.0（公开日2008年12月4日）公开了一种耐磨高强铝合金材料及其制造工艺。通过以下技术方案来实现:一种耐磨高强铝合金材料，所述的材料的化学成分以重量来计算，其构成为7.6-8.3%硅、2.5-3.5%铜、1.2-1.4%铁、0.3-0.5%镁、0.1-0.05%稀土余量为铝。所述的汽缸体的化学成分以重量来计算，其杂质的含量不大于：0.3%锌、0.2%铅、0.2%铬、0.1%锡、0.1%镍、0.1%钛。还通过配料、精炼、变质、浇注、淬火而成，采用本专利技术后，由于材料的内部化学成分及制造工艺的变化、改进，使其内部组织致密，韧性好，其铸造成型性，加工性优良，耐磨性好，成本低的优点。而在中国专利技术专利申请200610165341.X（公开日2006年12月18日）公开了一种高强耐磨铝合金及其制备方法，该高强耐磨铝合金是在Al-Zn-Mg-Cu合金熔体中，置入Ti-C-Al预制块，通过原位反应在该Al-Zn-Mg-Cu合金熔体中生成TiC颗粒，再进行雾化喷射成形而成，其中，Ti-C-Al预制块的TiC置入量为Al-Zn-Mg-Cu合金的3.15~10.5%重量%。其制备方法是：（1）按Ti粉，石墨粉和铝粉压制成Ti-C-Al预制块备用；（2）将Al-Zn-Mg-Cu合金熔融；（3）将Ti-C-Al预制块置于Al-Zn-Mg-Cu合金熔体中，进行原位反应；（4）进行雾化喷射成形，得到高强耐磨铝合金。本专利技术的铝合金是利用原位反应喷射成形工艺制备高强铝合金，实现了材料耐磨性能的改善。该合金具有高的强度，及良好的韧性和耐磨性能。以上检索的现有技术，由于添加的合金元素及制备过程中的不足，制得的铝合金的强度及耐磨性能仍不能满足要求。基于此，有必要提供一种高强度耐磨铝合金材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的问题，提供一种高强度耐磨铝合金材料及其制备方法，能够提高铝合金的强度、耐磨性和抗拉强度。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种高强度耐磨铝合金材料，所述高强度高强度耐磨铝合金材料的成分按重量百分比计含有：Cu6.50-10.50％、Zn2.50-4.50％、Mn0.21-0.25％、B0.40-0.60%、Ni0.34-0.38％、Zr0.08-0.12％、Ti0.11-0.15％、Mo0.02-0.05%、W0.22-0.26%、稀土元素0.05-0.09%，其它杂质元素单个含量不大于0.05%，总和不大于0.15%，其余为Al。作为优选方案，所述高强度耐磨铝合金材料的成分按重量百分比计含有：Cu7.50-9.50％、Zn3.00-4.00％、Mn0.22-0.24％、B0.45-0.55%、Ni0.35-0.37％、Zr0.09-0.11％、Ti0.12-0.14％、Mo0.03-0.05%、W0.23-0.25%、稀土元素0.06-0.08%，其它杂质元素单个含量不大于0.05%，总和不大于0.15%，其余为Al。作为优选方案，所述高强度耐磨铝合金材料的成分按重量百分比计含有：Cu8.50％、Zn3.50％、Mn0.23％、B0.50%、Ni0.36％、Zr0.10％、Ti0.13％、Mo0.04%、W0.24%、稀土元素0.07%，其它杂质元素单个含量不大于0.05%，总和不大于0.15%，其余为Al。作为优选方案，所述稀土元素的化学成分的质量百分比为：La22-28%、Ce31-35%、Nd5-10%，其余为Y。作为优选方案，本专利技术还提供了上述高强度耐磨铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：（1）往熔炼炉中加入适量的铝锭或熔融铝液，然后将炉腔抽真空至1×10-4Pa，再向炉腔内通入惰性气体，使炉内气压达到40-50Pa，加热使之完全融化并在720-760℃下保温；（2）用除渣器将铝溶液上的渣和杂质去除，清理铝溶液中的表面氧化物和夹杂物；（3）将步骤（2）铝溶液升温至750-780℃，按配方比例先加入Mn、Ni、Zr、Ti、Mo、W纯金属或Al-Mn、Al-Ni、Al-Zr、Al-Ti、Al-Mo、Al-W中间合金，搅拌均匀后再加入Cu、Zn纯金属或Al-Cu、Al-Zn中间合金，再加入B和稀土元素，搅拌均匀；（4）然后对上述合金熔体进行炉内精炼，调整熔融铝合金液温度在730-750℃，并往合金熔体中加入精炼剂，进行5-10min均匀搅动，熔体精炼是在封闭环境下操作；（5）精炼后打渣、静置、调温至680-720℃，合金液倾倒出炉，在线除气、除渣处理；（6）将步骤（5）铝合金液浇铸成铝合金铸锭；（7）对步骤（6）中的铝合金铸锭进行热处理，得到高强度耐磨铝合金材料；（8）将步骤（7）中的高强度耐磨铝合金材料进行探伤处理、机械性能的测定分析，最终制备得到合格产品。作为优选方案，所述步骤（1）中的惰性气体是指氮气或氩气。作为优选方案，所述步骤（4）中的精炼剂为氯气、六氯乙烷、氯化锰或硼盐变质剂。作为优选方案，所述步骤（6）中铝合金液浇铸成铸锭具体工艺为：将铝合金溶液铸造温度710-730℃、铸造速度70-80毫米/分钟、冷却水压力0.5-0.7Mpa条件下半连续铸造成铝合金铸锭。作为优选方案，所述步骤（7）热处理具体工艺为：固溶温度为520-540℃，保温1-3小时，冷却转移时间不大于15秒，时效工艺在淬火后5小时内进行，时效温度温190-210℃，时间为5-8小时。作为优选方案，所述步骤（7）热处理具体工艺为：固溶温度为530℃，保温2小时，冷却转移时间不大于15秒，时效工艺在淬火后5小时内进行，时效温度温200℃，时间为6.5小时。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：（1）本专利技术通过设计特定的合金成分组成，解决了铝合金材料的耐磨性和强度不足问题，使铝合金材料同时具有高强度、高耐磨和优异的抗拉强度，具体为：通过选用Cu、Zn、Mn和以Ni、W、Mo为特征微合金化元素的组合配方，利于合金的培育和细化，使得生成的合金更加的致密，从而提高合金的强度和耐磨性能。（2）本专利技术通过严格控制铸造工艺和热处理工艺，使得铝合金晶粒度能够达到一级晶粒（按照GB/T3246.2标准检验，晶粒平均面积≤0.026mm2），从而使得本专利技术铝合金具有高强度、高耐磨和优异的抗拉强度。（3）本专利技术通过Mo、W、Ti元素可以抑制再结晶和晶粒长大，并在其后再加入稀土元素，可以进一步细化晶粒、提高合金力学性能，严格控制铝合金的均匀化和挤压工艺，从而使得本专利技术铝合金的强度、耐磨性和抗拉强度得到大幅提高。具体实施方式以下结合具体实施例对专利技术作进一步详细的描述。实施例1本实施例的高强度耐磨铝合金材料成分按重量百分比计含有：Cu6.50％、Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐磨铝合金材料，其特征在于，所述高强度高强度耐磨铝合金材料的成分按重量百分比计含有：Cu 6.50‑10.50％、Zn 2.50‑4.50％、Mn 0.21‑0.25％、B 0.40‑0.60%、Ni 0.34‑0.38％、Zr 0.08‑0.12％、Ti 0.11‑0.15％、Mo 0.02‑0.05%、W 0.22‑0.26%、稀土元素0.05‑0.09%，其它杂质元素单个含量不大于0.05%，总和不大于0.15%，其余为Al。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐磨铝合金材料，其特征在于，所述高强度高强度耐磨铝合金材料的成分按重量百分比计含有：Cu6.50-10.50％、Zn2.50-4.50％、Mn0.21-0.25％、B0.40-0.60%、Ni0.34-0.38％、Zr0.08-0.12％、Ti0.11-0.15％、Mo0.02-0.05%、W0.22-0.26%、稀土元素0.05-0.09%，其它杂质元素单个含量不大于0.05%，总和不大于0.15%，其余为Al。2.根据权利要求1所述的高强度耐磨铝合金材料，其特征在于，所述高强度耐磨铝合金材料的成分按重量百分比计含有：Cu7.50-9.50％、Zn3.00-4.00％、Mn0.22-0.24％、B0.45-0.55%、Ni0.35-0.37％、Zr0.09-0.11％、Ti0.12-0.14％、Mo0.03-0.05%、W0.23-0.25%、稀土元素0.06-0.08%，其它杂质元素单个含量不大于0.05%，总和不大于0.15%，其余为Al。3.根据权利要求2所述的高强度耐磨铝合金材料，其特征在于，所述高强度耐磨铝合金材料的成分按重量百分比计含有：Cu8.50％、Zn3.50％、Mn0.23％、B0.50%、Ni0.36％、Zr0.10％、Ti0.13％、Mo0.04%、W0.24%、稀土元素0.07%，其它杂质元素单个含量不大于0.05%，总和不大于0.15%，其余为Al。4.根据权利要求1所述的高强度耐磨铝合金材料，其特征在于，所述稀土元素的化学成分的质量百分比为：La22-28%、Ce31-35%、Nd5-10%，其余为Y。5.根据权利要求1-4任一项所述的高强度耐磨铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）往熔炼炉中加入适量的铝锭或熔融铝液，然后将炉腔抽真空至1×10-4Pa，再向炉腔内通入惰性气体，使炉内气压达到40-50Pa，加热使之完全融化并在720-760℃下保温；（2）用除渣器将铝溶液上的渣和杂质去除，清理铝溶液中的表面氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东升，
申请(专利权)人：合肥月煌新型装饰材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34