一種球棒用鋁合金的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種球棒用鋁合金的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 棒球以及壘球運(yùn)動是一種以棒子打球?yàn)橹饕攸c(diǎn)、集體性、對抗性很強(qiáng)的球類運(yùn) 動項(xiàng)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(yùn)動帶來 的樂趣。球棒的好壞直接決定著運(yùn)動的質(zhì)量，一個(gè)質(zhì)量好的球棒不僅需要一定的硬度和強(qiáng) 度承受劇烈運(yùn)動時(shí)球的沖擊，還應(yīng)該具有良好的韌性，降低運(yùn)動過程中球?qū)θ梭w的沖擊力， 減少運(yùn)動過程中對人體造成的傷害。
[0003] 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(qiáng)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(qiáng)度和硬度較低，不能承受劇烈擊球時(shí)球?qū)Π?的沖擊力，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(yùn)動的質(zhì)量。
[0004] 因此，如何通過優(yōu)化鋁合金生產(chǎn)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(yuǎn)的要求是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種球棒用鋁合金的制造方法， 實(shí)現(xiàn)了鋁合金制造方法的優(yōu)化，其制得的鋁合金綜合性能好，非常適合于制作球棒。
[0006] 本發(fā)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%，C r: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：
[0007]Sl: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°C 使之完全熔化后，按熔點(diǎn)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°C保溫30min-2h，得到合金熔體，并進(jìn)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(jìn)行；
[0008]S2 :均勻化，將Sl中得到的鑄錠放置于400-420°C的保溫爐中，并在400-420°C下 保溫2〇-30h，保溫完成后保溫爐冷至300C后，空冷至室溫；
[0009]S3 :固溶，將S2中得到的鑄錠放置于保溫爐中，以KTC/h的平均速度，從室溫加 熱至470°C并在470°C下保溫l_2h后，以100°C/h的速度將溫度從470°C升至480°C，并在 480°C保溫20-40min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(shí)間小于5s;
[0010] S4 :時(shí)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°C 保溫爐中保溫lh，以30°C/h的平均速度降溫至60°C保溫240h后空冷至室溫，獲得所述鋁 合金，其中，從淬火爐中轉(zhuǎn)移至保溫爐中的時(shí)間小于30s。
[0011] 優(yōu)選地，其組成成分中，Zn與Mg的摩爾比為（I.1-1.3):1。
[0012] 優(yōu)選地，在步驟S3中，鑄錠從室溫升溫至470°C的過程中，隨溫度的升高，升溫速 率增大，且溫度與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系。
[0013] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，合金熔體凝固過程中，對合金熔體進(jìn)行振動。
[0014] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，各原料添加后完全熔化后，均進(jìn)行除渣操作。
[0015] 優(yōu)選地，其采用的組成成分按重量百分比為Si:0. 05%，F(xiàn)e: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。
[0016] 本發(fā)明中，提出的鋁合金制造方法通過成分優(yōu)化，熱處理工藝改進(jìn)，提升了鋁合金 的綜合性能，使之適合制作高質(zhì)量球棒，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具體優(yōu)點(diǎn)如下：
[0017] 1、對合金成分進(jìn)行了優(yōu)化，提高了合金中鋅元素的含量，并根據(jù)鋅元素含量的變 化，調(diào)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(shù)量和比例關(guān)系，同時(shí)，采用鉻元素、鋯元素和鈦元素的復(fù)合添加，起到釘扎晶界、細(xì)化晶粒 的作用，提供了獲得優(yōu)良的綜合性能的基礎(chǔ)；
[0018] 2、對熔煉和熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化，通過對熔煉工藝的優(yōu)化，使得各合金元素實(shí) 現(xiàn)良好的融合，通過對均勻化處理工藝的優(yōu)化，可以消除鑄錠晶界上的非平衡凝固共晶組 織，通過對固溶處理工藝的優(yōu)化，可以獲得空位與溶質(zhì)原子的過飽和固溶體，為后續(xù)時(shí)效處 理中強(qiáng)化相析出做好準(zhǔn)備，通過對時(shí)效處理工藝的優(yōu)化，強(qiáng)化相析出且分布合理，控制晶內(nèi) 晶界處強(qiáng)化相分布形態(tài)，獲得良好的強(qiáng)度與韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明做出詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)了解，實(shí)施例只用于說明本發(fā)明， 而不是用于對本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā)明 的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0020] 本發(fā)明所公開的球棒用鋁合金的制造方法中，各實(shí)施例中鑄錠的成分配比（重量 百分比）檢測結(jié)果如表1所示：
[0021]
[0022] 各實(shí)施例制備方式如下：
[0023] 實(shí)施例1
[0024] Sl: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750°C使之 完全熔化后，按熔點(diǎn)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，各原 料添加后完全熔化后，均進(jìn)行除渣操作，在720°C保溫30min，得到合金熔體，并進(jìn)行澆注， 待合金熔體凝固后開模，并將鑄錠空冷至室溫；合金熔體凝固過程中，通過敲擊模具，對合 金熔體進(jìn)行振動，各原料熔化過程在密封空間中進(jìn)行；
[0025] S2 :均勻化，將Sl中得到的鑄錠放置于420°C的保溫爐中，并在420°C下保溫28h， 保溫完成后保溫爐冷至300°C后，空冷至室溫；
[0026] S3 :固溶，將S2中得到的鑄錠進(jìn)行拉伸變形且變形量為3%后放置于保溫爐中，以 10°C/h的平均速度，從室溫加熱至470°C并在470°C下保溫2h后，以100°C/h的速度將溫度 從470°C升至480°C，并在480°C保溫40min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(shí)間小于5s，其中，鑄錠從室溫升溫至470°C 的過程中，隨溫度的升高，升溫速率增大，且溫度與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系；
[0027] S4 :時(shí)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°C 保溫爐中保溫lh，以30°C/h的平均速度降溫至60°C保溫240h后空冷至室溫，獲得所述鋁 合金，其中，從淬火爐中轉(zhuǎn)移至保溫爐中的時(shí)間小于30s。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] Sl: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°C使之 完全熔化后，按熔點(diǎn)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，各原 料添加后完全熔化后，均進(jìn)行除渣操作，在680°C保溫2h，得到合金熔體，并進(jìn)行澆注，待合 金熔體凝固后開模，并將鑄錠空冷至室溫；合金熔體凝固過程中，通過敲擊模具，對合金熔 體進(jìn)行振動，各原料熔化過程在密封空間中進(jìn)行；
[0030] S2 :均勻化，將Sl中得到的鑄錠放置于400°C的保溫爐中，并在400°C下保溫30h， 保溫完成后保溫爐冷至300°C后，空冷至室溫；
[0031] S3 :固溶，將S2中得到的鑄錠進(jìn)行拉伸變形且變形量為5%后放置于保溫爐中，以 10°C/h的平均速度，從室溫加熱至470°C并在470°C下保溫Ih后，以100°C/h的速度將溫度 從470°C升至480°C，并在480°C保溫20min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(shí)間小于5s，其中，鑄錠從室溫升溫至470°C 的過程中，隨溫度的升高，升溫速率增大，且溫度與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系；
[0032] S4 :時(shí)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°C 保溫爐中保溫lh，以30°C/h的平均速度降溫至60°C保溫240h后空冷至室溫，獲得所述鋁 合金，其中，從淬火爐中轉(zhuǎn)移至保溫爐中的時(shí)間小于30s。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] Sl: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720°C使之 完全熔化后，按熔點(diǎn)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，各原 料添加后完全熔化后，均進(jìn)行除渣操作，在700°C保溫lh，得到合金熔體，并進(jìn)行澆注，待合 金熔體凝固后開模，并將鑄錠空冷至室溫；合金熔體凝固過程中，通過敲擊模具，對合金熔 體進(jìn)行振動，各原料熔化過程在密封空間中進(jìn)行；
[0035] S2 :均勻化，將SI中得到的鑄錠放置于420°C的保溫爐中，并在420°C下保溫22h， 保溫完成后保溫爐冷至300°C后，空冷至室溫；
[0036] S3 :固溶，將S2中得到的鑄錠進(jìn)行拉伸變形且變形量為4%后放置于保溫爐中， 以KTC/h的平均速度，從室溫加熱至470°C并在470°C下保溫I. 5h后，以100°C/h的速度 將溫度從470°C升至480°C，并在480°C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(shí)間小于5s，其中，鑄錠從室溫升溫至 470°C的過程中，隨溫度的升高，升溫速率增大，且溫度與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系；
[0037] S4 :時(shí)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°C 保溫爐中保溫lh，以30°C/h的平均速度降溫至60°C保溫240h后空冷至室溫，獲得所述鋁 合金，其中，從淬火爐中轉(zhuǎn)移至保溫爐中的時(shí)間小于30s。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] Sl: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720°C使之 完全熔化后，按熔點(diǎn)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，各原 料添加后完全熔化后，均進(jìn)行除渣操作，在700°C保溫40min，得到合金熔體，并進(jìn)行澆注， 待合金熔體凝固后開模，并將鑄錠空冷至室溫；合金熔體凝固過