一种铝合金及其加工方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体的说是一种铝合金及其加工方法，铝合金由以下原料按重量比构成:铝(AL)92～96％；锂(Li)1.5～2％；钴(Co)0.8～1.2％；镍(Ni)1～2％；铁(Fe)2～2.5％；锰(Mn)0.2～0.5％；原料中还包括占总质量比2～5％的稀土金属粉末；所述稀土金属粉末为镧(La)、铈(Ce)和钆(Gd)按照1:1:1比例进行混合的金属经过粉碎研磨后的粉末；所述稀土金属粉末粒度处于10～20μm之间；所述碳纤维为PAN基碳纤维；本发明专利技术可实现铝合金制品在成型前预设成型后的形状，可有效避免铝合金制品成型后进行打磨和切割过程中浪费人力物力，同时可有效避免铝合金制品在成型过程中发生褶皱和导致铝合金内部分组分分布不均的现象，从而达到提高铝合金制品整体质量的目的。

An aluminum alloy and its processing method

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金及其加工方法
本专利技术属于复合材料
，具体的说是一种铝合金及其加工方法。
技术介绍
随着技术的发展现有铝合金在制作壳体的领域应用越来越广泛，尤其是在智能设备外壳的应用领域中，铝合金以其轻盈的质地、优秀的延展性能和可塑造性能使其被广泛使用，但现有技术中，铝合金制备的外壳等具备以上优点的同时还具备强度较差、质地不够坚硬、易发生形变等缺点，详情请见期刊金属与粉末冶金，新材料产业，2019(12)。中国专利发布的一种铝合金材料，专利号201810272188，包括：10％～15％的铜；0.15％～0.3％的锰；余量为铝；该方案通过对加入铝合金中金属元素进行调整，从而增强铝合金成品的耐腐蚀性，但该方案中所制得的成品质地较软、强度不足且易发生变形，不适合用于制造轻薄型铝合金制品，丧失了铝合金最优质的性能。同时现有技术中对铝合金制品进行制备时，通常进行浇筑成型后再通过打磨切割后使铝合金制品成型，打磨和切割的过程均较为浪费人力物力，同时打磨和切割下的铝合金回收再利用的时过于浪费资源，且铝合金在制备过程中极易产生过于气体，并在铝合金制品表面形成大量褶皱，后期打磨浪费人力物力。鉴于此，本公司研制了一种高强度、耐腐蚀且具备耐高温、不易变形的一种铝合金，用于解决上述问题。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中铝合金在制备轻薄型壳体时质地较软、强度不足易变形的问题，本专利技术提出的一种铝合金及其加工方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种铝合金，该铝合金由以下原料按重量比构成:铝(AL)92～96％；锂(Li)1.5～2％；钴(Co)0.8～1.2％；镍(Ni)1～2％；铁(Fe)2～2.5％；锰(Mn)0.2～0.5％；原料中选取的锂元素作为最轻的金属元素，同时还具备较强的硬度，将其加入至金属铝中形成合金，可以有效地配合铁元素增强金属铝的机械强度，改善金属铝质地较软的缺陷，同时锂还可以中和加入铁元素导致铝合金重量的增加，而在铝合金中加入适量的锰元素可以有效的在进行熔炼时，将合金中存在的氧气脱离，避免铝元素被氧化生成氧化铝杂质，镍元素的加入起到明显的催化作用，加快锂元素和钴元素在铝液中的溶解速率，从而有效提高锂元素在铝液中的溶解度，使制得的合金粗胚中锂元素含量有所提升，从而起到增强铝合金机械强度以及减轻铝合金重量的效果。优选的，原料中还包括占总质量比2～5％的稀土金属粉末；所述稀土金属粉末为镧(La)、铈(Ce)和钆(Gd)按照1:1:1比例进行混合的金属经过粉碎研磨后的粉末；所述稀土金属粉末粒度处于10～20μm之间；原料中添加的镧(La)、铈(Ce)和钆(Gd)均属于轻稀土，将其三者混合使用，可以作为金属净化变质剂使用，从而有效的使合金晶粒细化，从而提高合金在熔融状态时的工艺流动性，在进行合金塑性时能有效的加快合金中各组分之间的流动速率，增强合金中各组分的混合均匀度，从而有效的提高合金的性能，同时其化学性质赋予合金较高的热吸收能力，从而有效的降低合金的热膨胀系数，减少内应力，还可以提高合金的耐腐蚀性能。优选的，原料中还包括碳纤维；所述碳纤维为PAN基碳纤维；原料中选取的PAN基碳纤维作为碳纤维的一种，其制造时需要在炭化炉中高达1000～2000℃的温度下进行碳化，将其加入合金原料中，可以有效的提升合金的热抵抗性能，同时碳纤维作为一种高强度、轻质量且耐腐蚀的优质材料，将其作为一种增强材料加入至合金原料中可以有效地提高合金的机械强度和耐高温、耐腐蚀性能，同时其本身质地轻盈，可以有效地降低合金的重量。一种铝合金加工方法，该加工方法包括以下步骤：S1：将铝、锂、钴、镍、铁、锰按照比例添加至熔炼炉中，控制熔炼炉中温度保持在700～900℃之间，优选温度为850℃，在氮气的保护下将原料进行熔炼，并在熔炼过程中对熔融的铝液进行扒渣处理，得到熔体；首先将铝基与各类添加元素进行熔融共炼，可以初步去除杂质、并使各添加元素与铝基进行初步混合，从而对铝基进行初步的催化、改性，从而方便后续的粉碎；S2：将S1中得到的熔体通过耐高温导管和耐高温喷头喷出，喷头直径空隙直径控制在0.05-0.11厘米之间，使喷头将熔体均匀喷出于水平放置的板上，使各小体积熔体自然冷却得到金属颗粒；通过将熔体进行喷出冷却得到金属颗粒，可有效降低后期进行粉碎过程中的粉碎难度，从而提高生产效率；S3：将S2中得到的金属颗粒进行喷水瞬冷冻，冷冻完成后通入破碎机内进行破碎，并将破碎后的金属颗粒通入精细筛分机中，控制筛网目数为260～300目之间，并将筛出的大颗粒金属粉末重新进行瞬冷冻和精细筛分机破碎，得到合金金属粉末；将金属锭制成合金金属粉末后，方便金属锭中分散不均匀的元素重新进行混合，且固体粉末状进行混合时相比较于熔融状混合，可以有效的防止元素偏析，造成元素分布不均匀，从而影响铝合金的整体质量，同时通过瞬冷冻后加入破碎机内进行破碎，可使金属颗粒质地更脆，方便破碎机的破碎，降低破碎机的工作强度；S4：将制取的合金金属粉末与稀土元素粉末、碳纤维通入惰性气体保护的搅拌器内，控制混合装置转速240～300r/min，混合时间5min，然后将混合均匀的粉末填充入陶瓷制备的包套内；将合金粉末与稀土元素粉末以及碳纤维在混合装置中进行搅拌，可以利用三者均属于固体粉末状态时无法发生物化反应，从而使三者之间均匀混合，从而增强制得的铝合金中各组分的均匀性；S5：使用抽气机将包套内吸附在粉末表面、粉末间空隙和包套内的气体抽取，然后将包套进行真空密封，密封完毕后启动包套上的加热炉，向包套中反复进行充入和吸出氮气，并控制加热炉加热至850-950℃之间，进行保温烧结1～2H；使用包套和反复的冲入和吸出氮气对合金粉末与碳纤维、稀土粉末进行加压熔炼，可以有效地使包套中粉末受力均匀，同时还可以有效地使铝合金达到100％致密化，有效地提高铸件整体力学性能，同时使制得的铝合金制品结构更加均匀，同时反复的冲入和吸出氮气，可使铝及铝合金铸锭结晶时析出的大量氢和其他杂质气体吸收，避免大量氢和其他杂质气体影响铝合金的加压熔炼；S6：将S4中将烧结完成后的包套冷却至室温后，去除包套得到半成品铝合金制品，将半成品铝合金制品进行打磨后在进行阳极氧化处理，在铝合金表面形成均匀的阳极氧化膜后即制得成品铝合金制品；阳极氧化处理后的铝合金制品不仅外观美观，同时表面的氧化层还可以有效地提高铝合金制品表面的耐磨损性能和防腐蚀性能。优选的，其中，所述包套由两个半体通过固定板和螺栓固定密封而成；所述包套外表面包裹有加热炉；所述包套与加热炉接触部分表面耐高温导热材料制成；所述包套内设有软膜；所述软膜软质弹性耐高温材料制成；所述软膜内开设有均匀布置的空腔，每个空腔均通过不同的外部气源进行供气；所述包套表面固连有第一抽气管和第二抽气管；所述第一抽气管穿过软膜插入包套内设置，第一抽气管外部可连接外部气泵，外部气泵用于对包套内进行抽气和吸气；所述第二抽气管插入包套与软膜之间的空间，第二抽气管位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金，其特征在于：该铝合金由以下原料按重量比构成:/n铝(AL)92～96％；锂(Li)1.5～2％；钴(Co)0.8～1.2％；镍(Ni)1～2％；铁(Fe)2～2.5％；锰(Mn)0.2～0.5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝合金，其特征在于：该铝合金由以下原料按重量比构成:
铝(AL)92～96％；锂(Li)1.5～2％；钴(Co)0.8～1.2％；镍(Ni)1～2％；铁(Fe)2～2.5％；锰(Mn)0.2～0.5％。


2.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：原料中还包括占总质量比2～5％的稀土金属粉末；所述稀土金属粉末为镧(La)、铈(Ce)和钆(Gd)按照1:1:1比例进行混合的金属经过粉碎研磨后的粉末；所述稀土金属粉末粒度处于10～20μm之间。


3.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：原料中还包括碳纤维；所述碳纤维为PAN基碳纤维。


4.一种铝合金加工方法，其特征在于：该加工方法适用于权利要求1-3任意一项所述铝合金，该加工方法包括以下步骤：
S1：将铝、锂、钴、镍、铁、锰按照比例添加至熔炼炉中，控制熔炼炉中温度保持在700～900℃之间，优选温度为850℃，在氮气的保护下将原料进行熔炼，并在熔炼过程中对熔融的铝液进行扒渣处理，得到熔体；
S2：将S1中得到的熔体通过耐高温导管和耐高温喷头喷出，喷头直径空隙直径控制在0.05-0.11厘米之间，使喷头将熔体均匀喷出于水平放置的板上，使各小体积熔体自然冷却得到金属颗粒；
S3：将S2中得到的金属颗粒进行喷水瞬冷冻，冷冻完成后通入破碎机内进行破碎，并将破碎后的金属颗粒通入精细筛分机中，控制筛网目数为260～300目之间，并将筛出的大颗粒金属粉末重新进行瞬冷冻和精细筛分机破碎，得到合金金属粉末；
S4：将制取的合金金属粉末与稀土元素粉末、碳纤维通入惰性气体保护的搅拌器内，控制混合装置转速240～300r/min，混合时间5min，然后将混合均匀的粉末填充入陶瓷制备的包套(1)内；
S5：使用抽气机将包套(1)内吸附在粉末表面、粉末间空隙和包套(1)内的气体抽取，然后将包套(1)进行真空密封，密封完毕后启动包套(1)上的加热炉(13)，向包套(1)中反复进行充入和吸出氮气，并控制加热炉(13)加热至850-950℃之间，进行保温烧结1～2H；
S6：将S4中将烧结完成后的包套(1)冷却至室温后，去除包套(1)得到半成品铝合金制品，将半成品铝合金制品进行打磨后在进行阳极氧化处理，在铝合金表面形成均匀的阳极氧化膜后即制得成品铝合金制品。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志颜，
申请(专利权)人：孙志颜，
类型：发明
国别省市：广东;44