一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法。包括以下步骤：S1：确定铝合金材料的成分；S2：将确定好的合金成金进行熔炼；S3：将铝合金坯料进行均匀化处理；S4：轧制和退火处理：对经过均匀化处理的铝合金坯料进行轧制；轧制后进行两阶段退火处理；S5：时效处理：将退火处理的铝合金板材进行两阶段时效处理；S6：性能检测：对制备好的铝合金板材进行性能检测，检测通过后用于道路防护设施的制造。本方法制得的铝合金材料具有良好的吸能和力学性能，适用于道路防护设施的制造。此外，该方法操作简单，工艺可靠，能有效提高铝合金的使用寿命，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金的制备领域，更具体的是涉及一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着中国经济的快速发展，交通运输系统日益完善。高速公路、城市道路等交通设施建设迅速推进，提高了道路安全和通行效率。然而，道路安全问题仍然存在，对保障人民的生命财产安全带来严重威胁。因此，道路及其设施对使用的防护材料提出了更高的要求。
[0003]铝合金作为一种轻质、高强度的材料，在交通运输设备领域得到了广泛应用。相较于钢材，铝合金具有优异的耐腐蚀性、疲劳性能、可塑性及强度等优点，因此在车辆构造、航空航天等各个领域得到了全球范围内的应用。传统的道路防护设施多采用钢材制作，如防护栏、隔离带等。然而，钢材在道路防护应用中的重量、易腐蚀等缺陷限制了其应用范围，且钢材在碰撞中易引发二次损伤。因此，发展一种轻质高强防撞性能优异的材料，已成为道路防护设施的迫切需要。
[0004]吸能型防护材料具有在受到冲击力作用时，能消耗部分冲击能量，减小物体撞击产生的损害的特点。这类材料广泛应用在汽车、航空、建筑等领域，起到保护人们生命安全与财产安全的功能。在此背景下，吸能型高强度铝合金材料作为一种新型防护材料，逐渐受到业界的关注和研究。
[0005]然而，当前制备吸能型高强度铝合金材料的方法仍存在技术难题，因为铝合金材料的强度、韧性、吸能性能等多方面因素需要兼顾，普通的合金成分和制备方法难以满足高性能要求。

技术实现思路

>[0006]为解决现有技术的不足，现提供一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料，以提高道路防护设施的吸能性能以及安全性能，具体方案如下：
[0007]一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1：确定铝合金材料的成分，所述的铝合金成分包括Mg、Si、Cu、Mn、Cr、Zr；
[0009]S2：将确定好的合金成金进行熔炼，形成铝合金熔体，之后将熔体浇铸成铝合金坯料，并冷却至室温；
[0010]S3：将铝合金坯料进行均匀化处理：将铝合金坯料在480～520℃范围内加热保温3～5h，然后迅速冷却至200℃以下，再进行自然冷却至室温；
[0011]S4：轧制和退火处理：对经过均匀化处理的铝合金坯料进行轧制，形成所需规格的铝合金板材，在轧制过程中控制轧制速度和轧制压力；轧制后进行两阶段退火处理，通过采用两阶段退火工艺，可以更有效地改善铝合金的组织结构，进一步提高其吸能性能和高强度；退火结束后空冷至室温；
[0012]S5：时效处理：将退火处理的铝合金板材进行两阶段时效处理，结束后空冷至室
温；
[0013]S6：性能检测：对制备好的铝合金板材进行性能检测，检测通过后用于道路防护设施的制造。
[0014]进一步的，S1中铝合金各元素的成分比例为：Mg1.0～3.0％；
[0015]Si0.4～1.2％；Cu0.2～0.6％；Mn0.4～1.0％；Cr0.1～0.3％；Zr 0.05～0.15％，其余为Al。
[0016]进一步的，S2中熔炼温度控制在680～720℃，保温时间1h，浇铸温度为685～695℃，浇铸速度为13～18mm/s，。
[0017]进一步的，S4中轧制温度为350～400℃，在此温度范围内进行轧制，有助于获得更好的吸能性能和高强度，轧制速度为20～25m/min，适当的轧制速度可以确保铝合金板材具有较佳的力学性能，轧制压力为25～35MPa，合适的轧制压力有助于实现铝合金的细密组织结构。
[0018]进一步的，S4中两阶段退火工艺如下：
[0019]第一，初退火：加热温度为260～280℃；保温时间为1～2h，使铝合金内部应力得到有效释放；缓慢冷却至150℃以下，然后空气冷却至室温；
[0020]初退火可以消除轧制过程中产生的应力、释放内部合金成分，为后续的精退火工艺打下基础；
[0021]第二，精退火：加热温度为320～340℃，在此温度范围内进行精退火有助于实现更好的吸能性能和高强度；保温时间为4～6h，保温时间较长有利于实现更细密的晶粒结构；先在炉内自然冷却至200℃以下，然后取出并空气冷却至室温；精退火可以实现铝合金的再结晶，进一步细化晶粒结构，提高材料的吸能性能和强度。
[0022]通过采用这种两阶段退火工艺，可以更好地满足铝合金在吸能性能和高强度方面的需求。
[0023]进一步的，S5中两阶段时效处理的工艺如下：
[0024]第一，低温时效处理：加热温度为120～140℃；保温时间为6～8h；在炉内缓慢自然冷却至100℃以下，然后空冷至室温；
[0025]低温时效可以提高析出相的密度和均匀性，为高温时效阶段更好地提高强度和韧性打下基础；
[0026]第二，高温时效处理：加热温度为160～180℃；保温时间10～12h；先在炉内自然冷却至100℃以下，然后空冷至室温；
[0027]高温时效可以进一步优化析出相的熟化程度，提高材料的强度、韧性和吸能性能。通过如上改进的两阶段时效处理，可进一步提高铝合金材料的强度、韧性和吸能性能。
[0028]进一步的，S2中采用水冷和空气冷却相结合的方法使铝合金坯料冷却速度适中，防止开裂。
[0029]有益效果：
[0030]本专利技术提供了一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法，具体包括以下优势：
[0031](1)在制备铝合金的工艺过程中，采用两阶段退火和两阶段时效处理，其中两阶段退火包括初退火和精退火，可以更有效地在轧制过程中消除应力、释放合金成分，并在退火
过程中进行更细致的晶粒调整，获得更细密的组织结构。同时，两阶段时效处理可以进一步优化析出相的熟化程度，提高材料的强度、韧性和吸能性能。前述性能能够满足道路防护设施的应用。
[0032](2)本专利技术所采用的两阶段退火和时效处理，相较于传统单一阶段的处理方法，可以更快地实现铝合金材料性能的优化。同时，两阶段处理方法适应了各种实际生产条件，有助于提高材料制备的效率和降低生产成本。
具体实施方式
[0033]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0034]实施例1：
[0035]一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0036]步骤1：确定铝合金材料的成分，其中Mg含量为1.5％，Si含量为0.8％，Cu含量为0.4％，Mn含量为0.7％，Cr含量为0.2％，Zr含量为0.1％，其余为Al。
[0037]步骤2：将确定好的合金成分进行熔炼，熔炼温度为700℃，保温时间为1h。然后将熔体浇铸成铝合金坯料，浇铸温度为690℃，浇铸速度为15mm/s。之后通过水冷和空气冷却相结合的方法，使铝合金坯料冷却速度适中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定铝合金材料的成分，所述的铝合金成分包括Mg、Si、Cu、Mn、Cr、Zr；S2：将确定好的合金成金进行熔炼，形成铝合金熔体，之后将熔体浇铸成铝合金坯料，并冷却至室温；S3：将铝合金坯料进行均匀化处理：将铝合金坯料在480～520℃范围内加热保温3～5h，然后迅速冷却至200℃以下，再进行自然冷却至室温；S4：轧制和退火处理：对经过均匀化处理的铝合金坯料进行轧制，形成所需规格的铝合金板材，在轧制过程中控制轧制速度和轧制压力；轧制后进行两阶段退火处理；退火结束后空冷至室温；S5：时效处理：将退火处理的铝合金板材进行两阶段时效处理，结束后空冷至室温；S6：性能检测：对制备好的铝合金板材进行性能检测，检测通过后用于道路防护设施的制造。2.根据权利要求1所述的一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法，其特征在于，S1中铝合金各元素的成分比例为：Mg1.0～3.0％；Si0.4～1.2％；Cu0.2～0.6％；Mn0.4～1.0％；Cr0.1～0.3％；Zr 0.05～0.15％，其余为Al。3.根据权利要求1所述的一种用于路政防护的吸能型高强度铝合金材料的制备方法，其特征在于，S2中熔炼温度控制在680～720℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旷，史栋心，曹洪正，
申请(专利权)人：大力神铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：