本发明专利技术涉及一种纳米颗粒增强铝合金及其制备方法，包括如下步骤：根据纳米颗粒增强铝合金中Cu和O以外的成分组成备料并熔炼，然后通过高压水雾化法制备多角状铝合金粉末；根据纳米颗粒增强铝合金的成分组成，将纳米氧化铜粉末、分散剂与所述筛下粉末混合均匀后，压制成型，再烧结，获得铝锭；对所述铝锭进行锻造后，对锻打铝锭进行热挤压后，水淬，固溶处理后，依次淬火、轧制，获得轧制棒；对所述轧制棒进行双级时效处理，获得纳米颗粒增强铝合金成品。本发明专利技术所得的铝合金具有更高的强度，且保持了优良的可延伸性能。持了优良的可延伸性能。
【技术实现步骤摘要】
一种纳米颗粒增强铝合金及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种铝合金及其制备方法，尤其涉及一种纳米颗粒增强铝合金及其制备方法，属于铝合金领域。
技术介绍
[0002]传统上，6系铝合金具有中等强度、耐蚀性强、无应力腐蚀破裂倾向、焊接性能良好、焊接区腐蚀性能不降低、成形性和工艺性能良好等诸多优点，在航空航天、轨道交通、汽车船舶、电力工程等行业得到广泛应用。由于长期裸露在室外，暴露于风霜雨雪，冬夏及昼夜温差，使其内应力状况差异大，周围的湿度变化范围广，空气中酸度及盐度情况变化大等外部环境复杂，在电网配件材料选择时，6系铝合金以其优秀的耐腐蚀耐候节能等优点而受到青睐。但现有的6系铝合金的强度偏低，达不到其应用场景对强度的要求。即使采用常规手段将强度提高到场景要求，延伸率往往又降低太多。总之，传统6系铝合金强度和延伸率指标，很难满足高强度要求的场景。在电网工程中，金具大量使用Q235钢等铁基材料，其强度和伸延率都高且价格便宜。但Q235钢等不耐腐蚀，容易锈蚀而失效。尽管用表面镀锌的方法能提高抗腐蚀的能力，但镀锌金具在生产入库、转移、运输、施工等各个环节，无法避免地会发生碰撞而损伤镀锌层。这种缺陷会便金具生产异常失效，危及电网安全。钢铁是导磁金属，在变化的磁场中会产生电流而浪费电能。另外镀锌生产对环境不友好，生产效率与产量受到越来越多的限制，亟需一种非镀锌生产工艺。现场施工处于野外高空作业环境，而钢铁的密度大，金具沉重，对施工人员的操作带不安全因素。在节能减排及安全生产的背景下，铁基金具被6系铝合金替代是一个必然趋势。根据电网设计及现役铁基金具的要求，还必须大幅提高现有6系铝合金的强度，留出足够的安全裕度，这样的铝合金金具才能最大程度地保证电网安全。考虑到这个应用背景，本专利技术人从合金成分、制备工艺等角度考虑，经过长时间的大量实验，终于使性能得到了很大提高，已达到电网工程对金具铝合金的要求。相应的成果已申请国家专利技术专利，申请号为CN202111055276.6和CN202111390921.X。从安全与工程实践的角度看，所用材料的性能越高、安全裕度越高、安全系数越大越好。6系铝合金经过这么多年的研发，其性能特别是强度已接近天花板，常规手段再求突破已经非常之难。
[0003]申请人此前申请并获得授权的专利ZL202111055276.6中涉及的铝合金加了La后，对晶粒细化的效果很好，使合金的强度、延伸率达到了很好的平衡；此前申请并获得授权的专利ZL202111390921.X中涉及的铝合金抗拉强度已达到460MPa以上，延伸率依然保持在20%以上。强度能超过480MPa或更高，将是下一个冲击的目标。故采用新思路、新的方法、新的手段进一步提高合金的强度，具有重大意义。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种纳米颗粒增强铝合金及其制备方法，以进一步提高铝合金的强度，并保持高的延伸率。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
一种纳米颗粒增强铝合金的制备方法，所述纳米颗粒增强铝合金的成分组成为：Si 0.9
‑
1.4wt%、Mg 0.9
‑
1.2wt%、Cu 0.6
‑
0.8wt%、Sc 0.15
‑
0.25wt%和O 0.15
‑
0.20wt%，余量为铝及不可避免的杂质，其中，所述不可避免的杂质的总量占纳米颗粒增强铝合金的0
‑
0.5wt%；包括如下步骤：S1、根据纳米颗粒增强铝合金中Cu和O以外的成分组成备料并熔炼，然后通过高压水雾化法制备多角状铝合金粉末，过120
‑
160目筛，取筛下粉末，备用；其中，高压水雾化时，铝合金熔体通过中间包的漏眼流下的同时采用高压水射流喷射；其中，高压水射流的单位压力为20
‑
23MPa，高压水射流的流量为0.5
‑
1.0t/min，漏眼的直径为24
‑
26mm；S2、根据纳米颗粒增强铝合金的成分组成，将纳米氧化铜粉末、分散剂与所述筛下粉末混合均匀后，压制成型，再于惰性气氛或保护气氛下烧结60
‑
480min后，风冷，获得铝锭；其中，烧结温度为560
‑
565℃；S3、对所述铝锭进行锻造后，冷却，获得锻打铝锭；优选地，所述锻打铝锭的形状、尺寸与S2获得的铝锭的形状、尺寸相同或接近；其中，锻造时，进行2
‑
5次一墩一拔（即依次进行一次墩粗，一次拔细），每次墩粗的压下量为40
‑
60%，进一步为45
‑
55%，更进一步为48
‑
52%，每次拔细的伸长量为167
‑
250%，进一步为180
‑
230%，更进一步为190
‑
220%，始锻温度为500
‑
600℃，进一步为520
‑
580℃，更进一步为540
‑
560℃，终锻温度为450
‑
550℃，进一步为480
‑
530℃；S4、对所述锻打铝锭进行热挤压后，水淬，获得挤压铝棒；其中，控制热挤压温度为540
‑
545℃，挤压比不小于15:1，挤压铝棒的挤出速率为6.0
‑
8.0m/s；S5、将所述挤压铝棒于560
‑
565℃条件下固溶处理60
‑
180min后，依次淬火、轧制，获得轧制棒；S6、对所述轧制棒进行双级时效处理，获得纳米颗粒增强铝合金成品；其中，进行双级时效处理时，先在122
‑
128℃时效处理3
‑
4h，再在164
‑
170℃时效处理10
‑
11h。
[0006]进一步地，所述纳米颗粒增强铝合金的成分组成为：Si 1.0
‑
1.3wt%、Mg 1.0
‑
1.1wt%、Cu 0.64
‑
0.76wt%、Sc 0.17
‑
0.23wt%和O 0.16
‑
0.19wt%，且Si的含量不低于Mg的含量，余量为铝及不可避免的杂质。
[0007]进一步地，S2中，采用200
‑
230MPa的压力压制成型。
[0008]进一步地，S2中，分散剂的添加量为纳米氧化铜粉末和筛下粉末总量的0.4
‑
0.6wt%。
[0009]进一步地，S2中，烧结温度为563
‑
564℃，优选地，于氩气气氛下烧结。
[0010]进一步地，S2中，采用网带炉进行烧结；所述网带炉具有烧结段和冷却段，所述冷却段内设有风扇。
[0011]进一步地，S3中，冷却方式为风冷或空冷。
[0012]进一步地，S4中，对所述锻打铝锭进行热挤压后，在线水淬。
[0013]进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纳米颗粒增强铝合金的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒增强铝合金的成分组成为：Si 0.9
‑
1.4wt%、Mg 0.9
‑
1.2wt%、Cu 0.6
‑
0.8wt%、Sc 0.15
‑
0.25wt%和O 0.15
‑
0.20wt%，余量为铝及不可避免的杂质，其中，所述不可避免的杂质的总量占纳米颗粒增强铝合金的0
‑
0.5wt%；包括如下步骤：S1、根据纳米颗粒增强铝合金中Cu和O以外的成分组成备料并熔炼，然后通过高压水雾化法制备多角状铝合金粉末，过120
‑
160目筛，取筛下粉末，备用；其中，高压水雾化时，铝合金熔体通过中间包的漏眼流下的同时采用高压水射流喷射；其中，高压水射流的单位压力为20
‑
23MPa，高压水射流的流量为0.5
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1.0t/min，漏眼的直径为24
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26mm；S2、根据纳米颗粒增强铝合金的成分组成，将纳米氧化铜粉末、分散剂与所述筛下粉末混合均匀后，压制成型，再于惰性气氛或保护气氛下烧结60
‑
480min后，风冷，获得铝锭；其中，烧结温度为560
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565℃；S3、对所述铝锭进行锻造后，冷却，获得锻打铝锭；其中，锻造时，进行2
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5次一墩一拔，每次墩粗的压下量为40
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60%，每次拔细的伸长量为167
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250%，始锻温度为500
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600℃，终锻温度为450
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550℃；S4、对所述锻打铝锭进行热挤压后，水淬，获得挤压铝棒；其中，控制热挤压温度为540
‑
545℃，挤压比不小于15:1，挤压铝棒的挤出速率为6.0
‑
8.0m/s；S5、将所述挤压铝棒于560
‑
565℃条件下固溶处理60
‑
180min后，依次淬火、轧制，获得轧制棒；S6、对所述轧制棒进行双级时效处理，获得纳米颗粒增强铝合金成品；其...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄劲松，陆尧，封治国，李卫，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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