[發(fā)明專利]一種用于球棒的高強高韌鋁合金

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410190841.3
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104789835A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周良正
• 申請（專利權(quán)）人: 天長市正牧鋁業(yè)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(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇;楊靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于球棒的高強高韌鋁合金。

背景技術(shù)

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(yè)的發(fā)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(zhì)量，一個質(zhì)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(yīng)該具有良好的韌性，降低運動過程中球?qū)θ梭w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(zhì)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(yīng)用于建筑、軍用和工業(yè)領(lǐng)域，民用和軍工企業(yè)生產(chǎn)的鋁合金材料強度低、硬度低、韌性差，不能滿足現(xiàn)代科技發(fā)展對鋁合金材料高載荷、輕質(zhì)化、韌性好的要求。現(xiàn)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?qū)Π舻臎_擊力，另外，現(xiàn)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(fù)原狀，往往會發(fā)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(zhì)量。

因此，如何通過優(yōu)化鋁合金生產(chǎn)工藝，得到一種綜合性能好的用于球棒的高強高韌鋁合金材料，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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于球棒的高強高韌鋁合金，實現(xiàn)了鋁合金生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，其綜合性能好，非常適合于制作壘球棒或棒球棒。

本發(fā)明公開了一種用于球棒的高強高韌鋁合金，其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，并按照以下步驟制備得到：

S1：熔煉，根據(jù)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60℃/h的平均速度，從室溫加熱至440℃并在440℃下保溫30min后，以10℃/h的速度將溫度從440℃升至450℃，并在450℃保溫30min后，以10℃/h的速度將溫度從450℃升至460℃，并在460℃保溫30min后，以10℃/h的速度將溫度從460℃升至470℃，并在470℃保溫30min后，以10℃/h的速度將溫度從470℃升至480℃，并在480℃保溫30min后，將鑄錠從保溫爐轉(zhuǎn)移到淬火爐中，水冷至室溫，其中從保溫爐中將鑄錠轉(zhuǎn)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100℃保溫爐中，其中，從淬火爐中轉(zhuǎn)移至保溫爐中的時間小于30s；將保溫爐溫度以20℃/h的平均速度升溫至170℃后，將保溫爐溫度以30℃/h的平均速度降溫至120℃，并在120℃下保溫16-20h，將鑄錠從保溫爐轉(zhuǎn)移到淬火爐中水冷至室溫，獲得所述用于球棒的高強高韌鋁合金。

優(yōu)選地，其組成成分中，Zn與Mg的摩爾比為(1.1-1.3):1。

優(yōu)選地，在步驟S3中，鑄錠從室溫升溫至440℃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(shù)關(guān)系。

優(yōu)選地，在步驟S4中，鑄錠從100℃升溫至170℃的過程中，隨溫度的升高，升溫速率增大，且升溫速率與時間成正切函數(shù)關(guān)系。

優(yōu)選地，在步驟S4中，鑄錠從170℃降溫至120℃的過程中，隨溫度的降低，降溫速率減小，且降溫速率與時間成余切函數(shù)關(guān)系。

優(yōu)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(yōu)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。