[發明專利]一種高韌鋁合金型材及其制備方法

有效

• 申請號: 202010144656.6
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111206170B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 雷水旺;李培培;張達志
• 申請（專利權）人: 徐州工業職業技術學院
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C1/10;B22F1/02;C23C16/26;B82Y40/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 徐云俠

本發明提供了一種高韌鋁合金型材，屬于鋁合金技術領域。所述鋁合金型材的原料組分包括3～5wt％的CNTs?Al復合粉末和95～97wt％的6063鋁合金；所述CNTs?Al復合粉末中含有CNTs的質量百分比為5～10％，合計100％；本發明還提供了一種高韌鋁合金型材制備方法。本發明基于6063鋁合金型材，利用CNTs自身優異的力學性能來增強鋁合金的力學及加工性能，進而提高了鋁合金型材的加工性能。

技術領域

本發明屬于鋁合金技術領域，具體涉及一種高韌鋁合金型材及其制備方法。

背景技術

鋁合金型材是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶，建筑，裝修及化學工業中已大量應用。

隨著人們對節能環保問題的日益關注，使得汽車結構件、建筑材料以及裝修材料等朝著輕量化方向發展，這對鋁合金的強度和塑性等提出了更高的要求。目前，鋁合金型材的各項力學性能很難兼顧，強度和硬度依然較低，且塑性、韌性表現較差，主要是由于熔煉過程中晶粒生長，導致鋁合金型材的力學性能大大降低，使得鋁合金型材的加工性能降低，現有技術中為了對鋁合金微觀組織中的晶粒進行細化，通常采用晶粒細化劑進行變質細化，達到細化晶粒的效果，得到超細晶鋁合金材料，來改善鋁合金塑性、韌性等加工性能，但是變質細化中的中間合金等對細化溫度及加入方式要求嚴格，其加入后容易產生大量氣體，污染環境，使鋁液吸氣嚴重，同時其容易在鑄件中形成針孔等缺陷，細化工藝過程復雜，也很難在退火等熱加工過程中進行再結晶細化，再結晶過程只會在組織中形成晶粒更加狹長粗大的近似等軸晶或柱狀晶。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術存在的不足，提出了一種高韌鋁合金型材及其制備方法。

本發明第一個目的提供一種高韌鋁合金型材，所述鋁合金型材的原料組分包括3～5wt％的CNTs-Al(碳納米管-Al)復合粉末和95～97wt％的6063鋁合金，合計100％；其中，所述CNTs-Al復合粉末中含有CNTs的質量百分比為5～10％。

優選的，所述CNTs-Al復合粉末是通過如下方法制備得到的：

S1、將四水合醋酸鎳或六水合硝酸鎳與鋁粉按質量比0.2～0.6∶1加入無水乙醇中，并超聲0.5h，然后在溫度60℃下攪拌，直至無水乙醇完全揮發后，再在80～120℃烘干，得到前軀體粉末；其中，無水乙醇的質量用量為鋁粉質量30倍；

S2、在惰性氣體或氮氣保護下，將S1制得的前軀體粉末置于真空管式爐中于溫度250℃煅燒1～2h后，再以流速150mL/min通入氫氣還原1～2h，繼續升溫至400～550℃保持1h，關掉氫氣，隨后通入惰性氣體或氮氣升溫至600℃，然后通入碳源氣和載氣的混合氣，反應2～4h，然后關閉混合氣，再通入惰性氣體或氮氣冷卻至室溫，最后，在惰性氣體或氮氣的保護下，球磨0.5～1h，得CNTs-Al復合粉末；其中，碳源氣為甲烷，通入的流速為60mL/min，載氣為惰性氣體或氮氣，通入的流速為400mL/min，且碳源氣與載氣的體積比為1∶5。

優選的，所述球磨過程中，球料比為10:1，球磨轉速為200～500rpm。

本發明第二個目的提供一種高韌鋁合金型材的制備方法，包括如下步驟：

S1、稱取6063鋁合金原料加入到真空熔爐中，在惰性氣體或氮氣保護下，加熱至680～700℃，待鋁錠完全溶化后，將所述CNTs-Al復合粉末均勻的投入到熔爐內的鋁熔體中，繼續升溫至720℃，保溫熔煉并電磁攪拌0.5～1h；隨后通入氮氣進行精煉0.3～0.5h，其后靜置保溫0.3～0.5h，然后繼續升溫至730～740℃下進行半連續澆筑，得到鋁合金鑄錠；

S2、將S1得到的鋁合金鑄錠，于520～540℃保溫4～6h進行均勻化處理，之后冷卻；

S3、將S2處理后的鋁合金鑄錠加熱至450～500℃后進行擠壓成型，得到所需形狀及尺寸的鋁合金型材；