[發明專利]一種球棒用鋁合金的制造方法

在審

• 申請號: 201410190790.4
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN105088029A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 周良正
• 申請（專利權）人: 天長市正牧鋁業科技有限公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/02;C22F1/053
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇;楊靜

技術領域

本發明涉及鋁合金材料技術領域，尤其涉及一種球棒用鋁合金的制造方法。

背景技術

棒球以及壘球運動是一種以棒子打球為主要特點、集體性、對抗性很強的球類運動項目，球棒多采用金屬球棒。隨著體育事業的發展，越來越多的人喜歡享受這類運動帶來的樂趣。球棒的好壞直接決定著運動的質量，一個質量好的球棒不僅需要一定的硬度和強度承受劇烈運動時球的沖擊，還應該具有良好的韌性，降低運動過程中球對人體的沖擊力，減少運動過程中對人體造成的傷害。

鋁合金是以鋁為基的合金的總稱，主要合金元素包括銅、硅、鎂、鋅、錳，次要元素含有鎳、鐵、鈦、鋰，合金中的主要元素含量、配比以及雜質含量對合金成品的性能有很大影響。目前，鋁合金材料大量被應用于建筑、軍用和工業領域，民用和軍工企業生產的鋁合金材料強度低、硬度低、韌性差，不能滿足現代科技發展對鋁合金材料高載荷、輕質化、韌性好的要求。現有的鋁合金材料制成的球棒往往強度和硬度較低，不能承受劇烈擊球時球對棒的沖擊力，另外，現有的鋁合金材料制成的球棒韌性較差，受到球的劇烈沖擊不能迅速恢復原狀，往往會發生脆裂，或者給人體造成振動沖擊，使人感到不適，降低運動的質量。

因此，如何通過優化鋁合金生產工藝，得到一種能制造綜合性能好的鋁合金材料的方法，滿足球棒重量輕、彈性好、擊球遠的要求是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種球棒用鋁合金的制造方法，實現了鋁合金制造方法的優化，其制得的鋁合金綜合性能好，非常適合于制作球棒。

本發明公開了一種球棒用鋁合金的制造方法，鋁合金采用的組成成分按重量百分比包括：Si:0.05％,Fe:0.08-0.15％,Cu:2.0-2.2％,Mn:0.05％,Mg:2.3-2.8％,Cr:0.01％，Zn:7.2-7.8％，Ti:0.06-0.08％,Zr:0.12-0.15％,余量為Al，所述制造方法包括：

S1：熔煉，根據其組成成分稱取各原料，將鋁錠加入熔煉爐中并加熱至700-750℃使之完全熔化后，按熔點從高到低的順序依次加入其它各原料，待其它各原料完全熔化后，在680-720℃保溫30min-2h，得到合金熔體，并進行澆注，待合金熔體凝固后開模，并將鑄錠空冷至室溫；各原料熔化過程在密封空間中進行；

S2：均勻化，將S1中得到的鑄錠放置于400-420℃的保溫爐中，并在400-420℃下保溫20-30h，保溫完成后保溫爐冷至300℃后，空冷至室溫；

S3：固溶，將S2中得到的鑄錠放置于保溫爐中，以10℃/h的平均速度，從室溫加熱至470℃并在470℃下保溫1-2h后，以100℃/h的速度將溫度從470℃升至480℃，并在480℃保溫20-40min后，將鑄錠從保溫爐轉移到淬火爐中，水冷至室溫，其中從保溫爐中將鑄錠轉移至淬火爐中的時間小于5s；

S4：時效，將S3中水冷至室溫的鑄錠除去表面水珠后，從淬火中取出并放入120℃保溫爐中保溫1h，以30℃/h的平均速度降溫至60℃保溫240h后空冷至室溫，獲得所述鋁合金，其中，從淬火爐中轉移至保溫爐中的時間小于30s。

優選地，其組成成分中，Zn與Mg的摩爾比為(1.1-1.3):1。

優選地，在步驟S3中，鑄錠從室溫升溫至470℃的過程中，隨溫度的升高，升溫速率增大，且溫度與時間成正弦函數關系。

優選地，在步驟S1中，合金熔體凝固過程中，對合金熔體進行振動。

優選地，在步驟S1中，各原料添加后完全熔化后，均進行除渣操作。

優選地，其采用的組成成分按重量百分比為Si:0.05％，Fe:0.12％，Cu:2.1％，Mn:0.05％，Mg:2.4％，Cr:0.01％，Zn:7.8％，Ti:0.08％，Zr:0.15％，余量為Al。

本發明中，提出的鋁合金制造方法通過成分優化，熱處理工藝改進，提升了鋁合金的綜合性能，使之適合制作高質量球棒，與現有技術相比，具體優點如下：

1、對合金成分進行了優化，提高了合金中鋅元素的含量，并根據鋅元素含量的變化，調整了鎂元素和銅元素的含量值，從而控制了MgZn₂相、AlZnMgCu相、Al₂MgCu相的析出數量和比例關系，同時，采用鉻元素、鋯元素和鈦元素的復合添加，起到釘扎晶界、細化晶粒的作用，提供了獲得優良的綜合性能的基礎；