一種具有涂層的鋁合金材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有涂層的鋁合金材料的制備方法，該鋁合金材料基體由以下原子配比的合金制成：Al1?a?b?cCoaAgbZrcNbd，其中a=0.22?0.30，b=0.01?0.02，c=0.07?0.1，d=0.02?0.03。該方法制備的鋁合金材料具有良好的機械性能，尤其具有突出的斷裂強度與塑性變形能力。
【專利說明】
一種具有涂層的鋁合金材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及非晶態(tài)合金材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種具有涂層的鋁合金材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。純鋁的密度小(P = 2.7g/cm3)，大約是鐵的1/3，熔點低(660°C)，鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性(δ: 32?40%，Φ: 70?90%)，易于加工，可制成各種型材、板材，抗腐蝕性能好;但是純鋁的強度很低，退火狀態(tài)σΜ直約為8kgf/mm2，故不宜作結(jié)構(gòu)材料。通過長期的生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗，人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點的同時還能具有較高的強度，σΜ直分別可達24?60kgf/mm2。這樣使得其“比強度”(強度與比重的比值ob/p)勝過很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業(yè)等方面，飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金制造，以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上。
[0003]鋁合金在交通、化工、機械、電力、電子、儀表、建筑、農(nóng)業(yè)及輕工業(yè)等部門中的廣泛應(yīng)用，對鋁合金的組織和性能提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種具有涂層的鋁合金材料的制備方法，該方法制備的鋁合金材料具有良好的機械性能，尤其具有突出的斷裂強度與塑性變形能力。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有涂層的鋁合金材料的制備方法，該鋁合金材料基體由以下原子配比的合金制成:All—a—b-cCoaAgbZrcNbd，其中a=0.22-0.30，b=
0.01-0.02，C=0.07-0.1，d=0.02-0.03；
該方法包括如下步驟:
(I)按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99 %的Al塊、純度為99.99 %的Zn塊、純度為99.99%的B塊、純度為99.99%的Zr塊和純度為99.99%的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料；
(2 )將步驟(I)配制的原料采用坩禍電阻爐熔煉，熔煉溫度為770-800 0C，在該熔煉溫度下放入合金原料保溫30-50分鐘，除渣攪拌至合金原料完全熔化，按照合金原料的質(zhì)量百分比為0.5%加入精煉劑，通入Ar氣3-30分鐘進行除氣，保溫5-10分鐘后除渣，在770-800 °C保溫60-100分鐘；
(3)用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為5-10mm的鋁合金材料基體；
(4)按照如下原子百分比Al72.5Ni12.5恥3.出13.2C2.Y5Siu，將工業(yè)上使用的純金屬Al、N1、Si和工業(yè)上用的Al-N1、Al-Nb、Fe-B、Fe-C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末；
采用等離子堆焊機，將所述涂層合金粉末在所述鋁合金材料基體表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機的各項工藝參數(shù)為:焊接電壓為25-30V、焊接電流為140-190Α、焊接速度為35-40mm/min、保護氣流速度為10-12L/min，送粉速度為15-25g/min，擺動幅度為20-30mm；
等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鋁合金材料。
【具體實施方式】
[0006]實施例一
本實施例的鋁合金材料基體由以下原子配比的合金制成:Al0.76Co0.22Ag0.0iZr0.07Nb0.03。
[0007]按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99%的Al塊、純度為99.99%的Zn塊、純度為99.99 %的B塊、純度為99.99 %的Zr塊和純度為99.99 %的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料。
[0008]將配制的原料采用坩禍電阻爐熔煉，熔煉溫度為770°C，在該熔煉溫度下放入合金原料保溫30分鐘，除渣攪拌至合金原料完全熔化，按照合金原料的質(zhì)量百分比為0.5 %加入精煉劑，通入Ar氣3分鐘進行除氣，保溫5分鐘后除渣;在770°C保溫60分鐘。
[0009]用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為5mm的鋁合金材料基體。
[0010]按照如下原子百分比Al72.5Ni12.5Nb3.1Bi3.2C2.75Si1.1，將工業(yè)上使用的純金屬Al、N1、Si和工業(yè)上用的Al-N1、Al-Nb、Fe-B、Fe-C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末。
[0011]采用等離子堆焊機，將所述涂層合金粉末在所述鋁合金材料基體表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機的各項工藝參數(shù)為:焊接電壓為25V、焊接電流為140Α、焊接速度為35mm/min、保護氣流速度為10L/min，送粉速度為15g/min，擺動幅度為20-30_。
[0012]等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鋁合金材料。
[0013]實施例二
本實施例的招合金材料基體由以下原子配比的合金制成:Al0.55Co0.3()Ag().()2Zr().1Nb().03。
[0014]按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99%的Al塊、純度為99.99%的Zn塊、純度為99.99 %的B塊、純度為99.99 %的Zr塊和純度為99.99 %的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料。
[0015]將配制的原料采用坩禍電阻爐熔煉，熔煉溫度為800°C，在該熔煉溫度下放入合金原料保溫50分鐘，除渣攪拌至合金原料完全熔化，按照合金原料的質(zhì)量百分比為0.5 %加入精煉劑，通入Ar氣30分鐘進行除氣，保溫10分鐘后除渣，在800°C保溫100分鐘。
[0016]用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為1mm的鋁合金材料基體。
[0017]按照如下原子百分比Al72.5Nii2.5Nb3.lBl3.2C2.75Sil.1，將工業(yè)上使用的純金屬Al、N1、Si和工業(yè)上用的Al-N1、Al-Nb、Fe-B、Fe-C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末。
[0018]采用等離子堆焊機，將所述涂層合金粉末在所述鋁合金材料基體表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機的各項工藝參數(shù)為:焊接電壓為30V、焊接電流為190Α、焊接速度為40mm/min、保護氣流速度為12L/min，送粉速度為25g/min，擺動幅度為20-30_。
[0019]等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鋁合金材料。
[0020]比較例按照Al55Coi7Si5Zni5的分子式，按照常規(guī)方式，制備Al55Coi7Si5Zni5招合金材料。
[0021]對相同形狀和尺寸的實施例1-2及比較例的軟磁合金進行屈服強度和壓縮塑性的測試，測試結(jié)果顯示:實施例1-2的屈服強度相對比較例提升18%以上，壓縮塑性相對比較例提尚15%以上。
【主權(quán)項】
1.一種具有涂層的鋁合金材料的制備方法，該鋁合金材料基體由以下原子配比的合金制成:All—a-b-cCoaAgbZrcNbd，其中a=0.22-0.30，b=0.01-0.02，c=0.07-0.1，d=0.02-0.03 ； 該方法包括如下步驟: (1)按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99%的Al塊、純度為99.99%的Zn塊、純度為99.99%的B塊、純度為99.99%的Zr塊和純度為99.99%的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料； (2)將步驟(I)配制的原料采用坩禍電阻爐熔煉，熔煉溫度為770-8000C，在該熔煉溫度下放入合金原料保溫30-50分鐘，除渣攪拌至合金原料完全熔化，按照合金原料的質(zhì)量百分比為0.5%加入精煉劑，通入Ar氣3-30分鐘進行除氣，保溫5-10分鐘后除渣，在770-800 °C保溫60-100分鐘； (3)用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為5-10mm的鋁合金材料基體； (4)按照如下原子百分比A172.5Ni12.SNbuB13.A2^Si1.!，將工業(yè)上使用的純金屬Al、N1、Si和工業(yè)上用的Al-N1、Al-Nb、Fe-B、Fe-C合金按比例配制后置于真空感應(yīng)爐中熔化、精煉，然后將熔融的金屬液體倒入保溫坩禍中并進入霧化爐中，經(jīng)高壓氣體流霧化并在霧化塔中凝固、沉降，落入收粉罐中得到粒度為100-300μπι的涂層合金粉末； 采用等離子堆焊機，將所述涂層合金粉末在所述鋁合金材料基體表面上堆焊成合金涂層，其中，等離子堆焊機的各項工藝參數(shù)為:焊接電壓為25-30V、焊接電流為140-190Α、焊接速度為35-40mm/min、保護氣流速度為10-12L/min，送粉速度為15-25g/min，擺動幅度為20-30mm； 等離子堆焊結(jié)束后，將等離子堆焊涂層和基材在空氣中自然冷卻到室溫即得到具有涂層的鋁合金材料。
【文檔編號】B23P15/00GK105821254SQ201610228501
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司