[發明專利]一種輕質高強鋁合金

有效

• 申請號: 201410190845.1
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104789836B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 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

本發明涉及金屬材料領域，尤其涉及一種輕質高強鋁合金。

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，輕質高強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輕質高強鋁合金材料強度低、硬度低、韌性差，不能滿足現代科技發展對輕質高強鋁合金材料高載荷、輕質化、韌性好的要求。現有的輕質高強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，現有的輕質高強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，如何通過優化輕質高強鋁合金生產工藝，得到一種綜合性能好的輕質高強鋁合金材料，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，提供了一種輕質高強鋁合金，實現了輕質高強鋁合金生產工藝的優化，其綜合性能好，非常適合于制作球棒。

本發明公開了一種輕質高強鋁合金，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:0.15％,余量為Al，并按照以下步驟制備得到：

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室溫的保溫爐中，以60℃/h的速度勻速升溫至400℃，在400℃保溫12h后，以10℃/h的速度勻速升溫至410℃，在410℃保溫2h后，以10℃/h的平均速度升溫至420℃，在420℃保溫2h后，以8℃/h的速度勻速升溫至430℃，在430℃保溫1h后，以5℃/h的速度勻速升溫至440℃，在440℃保溫1h后，以5℃/h的速度勻速升溫至440℃，在440℃保溫1h后，以2℃/h的速度勻速升溫至450℃，在450℃保溫20min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100℃保溫爐中，其中，從淬火爐中轉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，將鑄錠從保溫爐轉移到淬火爐中水冷至室溫，獲得所述輕質高強鋁合金。

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，在將鑄錠放置于保溫爐前進行拉伸變形且變形量為3-5％。

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關系。

優選地，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。