一种耐磨损铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐磨损铝合金及其制备方法，属于铝基合金技术领域。一种耐磨损铝合金，由如下质量百分数的成分制成：Mg：5.0～7.5％，Si：2.3～4.2％，Mn：1.2～2.3％，Cr：0.4～1.5％，B：0.08～0.15％，Cd：0.05～0.12％，Y：0.01～0.1％，余量为Al及不可避免的杂质。本发明专利技术通过优化铝合金的组成，使Al

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨损铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝基合金
，具体涉及一种耐磨损铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金架空导线已有近70年的使用历史，所用的铝合金主要以A1
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Mg
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Si系为基础MJ，英国标准(BS)、法国标准(NF)、国际电工委员会标准(IEC)、德国标准(DIN)、美国材料试验标准(ASTM)和中国机械行业标准(JB/T8134
‑
1997，JB/T8640
‑
1997)等一系列标准，对A1
‑
Mg
‑
Si合金导线的强度和导电性能都做了十分详细的规定H1，迄今为止，从A1
‑
Mg
‑
Si合金导线性能的好坏可看出一个国家电力发展水平的高低。
[0003]由于导线长期暴露在野外环境中，受风载荷的影响，导致导线与线夹、导线线股间出现磨损。这种磨损对导线表面状况和导电性能必然存在影响，随之带来导线电晕的增强、导线断股的概率增加、线路损耗增多，甚至会导致导线断裂情况发生。因此，增强铝合金的耐磨损性能具有重要的价值和意义。
[0004]磨损是摩擦的必然结果，是摩擦过程中从材料表面分离出磨屑而不断损伤的现象。统计显示，全世界30％的能源损耗由磨损引起，而我国每年由磨损造成的经济损失高达数千亿元。随着工业技术的发展，人们需要速度更快、载重更高、更加精密并且能在更加恶劣的环境中工作的零件，这就对材料的耐磨性提出了更高的要求。
>[0005]CN106702227A公开了一种耐磨铝合金，其成分按重量百分比含有：10～12％Si；8～12％Mg；0.8～1.6％Fe；0.3～0.7％Mn；0.3～0.7％Cr；0.05～0.1％Sr；余量为铝。该耐磨损铝合金的强度偏低。CN108277400A公开了一种耐磨型铝合金材料制备方法，按重量比，包括8
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10％硅、0.1
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0.15％钛、0.5
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0.8％硼、0.08
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0.1％锰、0.2
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0.3％钨、5
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8％铜、3
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5％铁、0.3
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0.5钴％、0.2
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0.3％镍、其余量为铝。该耐磨损铝合金强度低，电导率低。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种铝合金材料，以提高其耐磨损性能。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种耐磨损铝合金，由如下质量百分数的成分制成：Mg：5.0～7.5％，Si：2.3～4.2％，Mn：1.2～2.3％，Cr：0.4～1.5％，B：0.08～0.15％，Cd：0.05～0.12％，Y：0.01～0.1％，余量为Al及不可避免的杂质。
[0009]Al
‑
Mg
‑
Si系铝合金为电力领域常用的合金系列，抗拉强度高，导电性能好，作为导线弧垂特性好，但是耐磨损性能一般。该系列铝合金的主要强化相为Mg2Si，在一定的范围内，随着Mg、Si含量的增加，铝合金的强度及其硬度也会随之提高。同时研究表明，在铝合金中Si可以改善耐磨性，并且随着Si含量的增加，铝合金的耐磨性提高；但是含量过高的Si则会在基体中形成粗大、多角的初晶Si相，阻碍Mg2Si的形成，从而割裂基体，降低铝合金的力学性能。本专利技术优化了铝合金的组成，使Al
‑
Mg
‑
Si合金的成分设计更合理，同时兼顾到力学
性能与耐磨损性能。
[0010]优选地，所述耐磨损铝合金由如下质量百分数的成分制成：Mg：5.3～6.5％，Si：2.5～3.5％，Mn：1.5～2.1％，Cr：0.8～1.2％，B：0.10～0.15％，Cd：0.07～0.10％，Y：0.03～0.08％，余量为Al及不可避免的杂质。
[0011]优选地，所述耐磨损铝合金由如下质量百分数的成分制成：Mg：6.0％，Si：3.1％，Mn：1.8％，Cr：1.0％，B：0.12％，Cd：0.09％，Y：0.05％，余量为Al及不可避免的杂质。
[0012]优选地，所述耐磨损铝合金的制备方法，包括如下步骤：
[0013]步骤S1：按配比准备原料进行真空熔炼，将熔炼得到的熔液浇注至模具，快速冷却成型，得到铸坯；
[0014]步骤S2：将所述铸坯依次进行均匀化处理、热轧和人工时效处理，得到铝合金。
[0015]优选地，所述熔炼的温度810℃
‑
905℃，时间20
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40分钟，在0
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10min，搅拌转速不低于500rpm；10min之后，搅拌转速控制在150
‑
200rpm。
[0016]优选地，所述均匀化处理的条件为：温度400
‑
430℃，升温速率为0.5
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0.7℃/min，保温6
‑
8小时。
[0017]优选地，所述热轧的开轧温度为500
‑
540℃，终轧温度为385
‑
410℃，轧制初期的道次加工率低于7％，轧制中期的道次加工率为30
‑
35％，轧制后期的道次加工率为18
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22％；轧后进行快速冷却处理，处理参数为：温度由385
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410℃冷却至100℃以下，冷却速度为35
‑
40℃/s；随后自然冷却至20
‑
30℃。
[0018]优选地，所述人工时效处理的温度为120
‑
130℃，时间为8
‑
10h。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0020]在本专利技术中，添加5.0～7.5％Mg，合金中的初生硅和共晶硅均得到显著细化，共晶硅主要为短针状，分布更加均匀，合金的抗拉强度明显提高，微观相的均匀分布也使得耐磨性能得以提高；合金中Mg2Si出现强化相的析出，使铝合金的力学性能明显提高。但过高的Mg含量则会粗化共晶硅相，使力学性能降低。因此，Mg和Si元素具有协同作用，协同调控的效果更显著。
[0021]此外，本专利技术中添加的Mn、Cr、B、Cd和Y对于铝合金的综合性能均具有不同程度的增强作用。其中，Mn和Cr元素均具有阻止铝合金的再结晶过程，细化晶粒的作用，Mn主要是通过形成MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒起到阻碍作用，还能够溶解熔液中的杂质，使熔液更纯净；而Cr元素则是在铝合金特定的均匀化处理程序中与Al、Mg形成弥散分布的Al
18
Cr2Mg3相，从而阻止合金再结晶的形核和长大，起到细化晶粒的作用，增强了铝合金的强度。B元素的添加能够与Cr元素和Mn元素形成金属硼化物，使铝合金的导电率提高，而且形成的金属硼化物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨损铝合金，其特征在于：由如下质量百分数的成分制成：Mg：5.0～7.5％，Si：2.3～4.2％，Mn：1.2～2.3％，Cr：0.4～1.5％，B：0.08～0.15％，Cd：0.05～0.12％，Y：0.01～0.1％，余量为Al及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种耐磨损铝合金，其特征在于：由如下质量百分数的成分制成：Mg：5.3～6.5％，Si：2.5～3.5％，Mn：1.5～2.1％，Cr：0.8～1.2％，B：0.10～0.15％，Cd：0.07～0.10％，Y：0.03～0.08％，余量为Al及不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的一种耐磨损铝合金，其特征在于：由如下质量百分数的成分制成：Mg：6.0％，Si：3.1％，Mn：1.8％，Cr：1.0％，B：0.12％，Cd：0.09％，Y：0.05％，余量为Al及不可避免的杂质。4.如权利要求1所述的一种耐磨损铝合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：按配比准备原料进行真空熔炼，将熔炼得到的熔液浇注至模具，快速冷却成型，得到铸坯；步骤S2：将所述铸坯依次进行均匀化处理、热轧和人工时效处理，得到铝合金。5.如权利要求4所述的一种耐磨损铝合金，其特征在于：所述熔炼的温度810℃
‑
905℃，时间20
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚德贵，叶中飞，李红英，吕中宾，耿进锋，刘泽辉，张博，炊晓毅，伍川，刘光辉，陶亚光，马伦，高超，张世尧，谢凯，张帅，陈钊，宋高丽，
申请(专利权)人：中南大学国网河南省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：