[發明專利]一種硬質顆粒增強鋁合金管及其制備方法

有效

• 申請號: 202010344791.5
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111471989B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王群;劉宸宇;饒宇琴;張應鵬
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04;C21D9/08;C22F1/04;C22F1/02;B23P15/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;聶午陽

1.一種硬質顆粒增強鋁合金管，其特征在于：包括純鋁/防銹鋁合金管A（1）、冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層（2）、噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層（3）和純鋁/防銹鋁合金涂層（4），所述純鋁/防銹鋁合金管A（1）外表面由內至外依次為所述冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層（2）、所述噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層（3）和所述純鋁/防銹鋁合金涂層（4）。

2.根據權利要求1所述的硬質顆粒增強鋁合金管，其特征在于：還包括凸緣（5），所述凸緣（5）設置于所述純鋁/防銹鋁合金管A（1）端部，且所述凸緣（5）位于所述冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層（2）和所述噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層（3）的端部，或者位于所述冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層（2）、所述噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層（3）和純鋁/防銹鋁合金涂層（4）的端部。

3.根據權利要求2所述的硬質顆粒增強鋁合金管，其特征在于：所述冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層（2）和所述噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層（3）中硬質顆粒的體積含量范圍為5~80%；

所述凸緣（5）為純鋁/防銹鋁合金。

4.一種權利要求1至3任意一項所述的硬質顆粒增強鋁合金管的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）對純鋁/防銹鋁合金管A的外表面進行除污、除油和噴砂粗化；

（2）采用冷噴涂工藝將鋁合金和硬質顆粒組成的混合粉末噴涂到經過步驟（1）處理過的管A外表面，形成冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層，得到管B；

（3）將鋁合金和硬質顆粒組成的混合粉末噴射沉積于管B上，形成噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層，得到管C；

（4）加工管C至設定的尺寸和表面粗糙度，得到管D；

（5）對管D的外表面進行除污、除油和噴砂粗化；

（6）采用冷噴涂工藝將純鋁/防銹鋁合金粉末噴涂到經步驟（5）處理過的管D外表面，形成純鋁/防銹鋁合金涂層，得到管E；

（7）加工管E至設定的尺寸和表面粗糙度，得到管F；

（8）對管F進行致密化處理，獲得硬質顆粒增強鋁合金管G。

5.根據權利要求4所述的硬質顆粒增強鋁合金管的制備方法，其特征在于步驟（8）致密化處理步驟包括以下步驟：

管F進行退火處理，加熱溫度為200~500℃，保溫時間為0.5h~5h；

將經過退火處理且處于退火最高溫度的管F進行旋壓加工，旋壓加工的道次為1道次~20道次。

6.根據權利要求4所述的硬質顆粒增強鋁合金管的制備方法，其特征在于：純鋁/防銹鋁合金管A的端部帶有凸緣，冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層和噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層均位于凸緣內側，或者冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層、噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層和純鋁/防銹鋁合金涂層均位于凸緣內側。

7.根據權利要求6所述的硬質顆粒增強鋁合金管的制備方法，其特征在于：凸緣的寬度為2~10mm，凸緣的高度比冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層、噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層和純鋁/防銹鋁合金涂層三層的厚度和小1~2mm。

8.根據權利要求4-7任意一項所述的硬質顆粒增強鋁合金管的制備方法，其特征在于：

步驟（3）噴射沉積過程中，管B在水平方向做旋轉運動，石墨噴嘴垂直于管的軸線方向做水平往復運動，每沉積一層噴射沉積制備的硬質顆粒增強鋁合金沉積層，管B下降，下降的距離等于該單層沉積層厚度，以保持噴射嘴與管坯體上表面的距離保持不變，高速鋁合金熔體與硬質顆粒束流沖擊到管的外表面發生共沉積，直至所沉積的冷噴涂沉積的硬質顆粒增強鋁合金層的厚度達到設定的厚度。