一种球棒用铝合金的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种球棒用铝合金的制造方法。
【背景技术】
[0002] 棒球以及垒球运动是一种以棒子打球为主要特点、集体性、对抗性很强的球类运 动项目，球棒多采用金属球棒。随着体育事业的发展，越来越多的人喜欢享受这类运动带来 的乐趣。球棒的好坏直接决定着运动的质量，一个质量好的球棒不仅需要一定的硬度和强 度承受剧烈运动时球的冲击，还应该具有良好的韧性，降低运动过程中球对人体的冲击力， 减少运动过程中对人体造成的伤害。
[0003] 铝合金是以铝为基的合金的总称，主要合金元素包括铜、硅、镁、锌、锰，次要元素 含有镍、铁、钛、锂，合金中的主要元素含量、配比以及杂质含量对合金成品的性能有很大影 响。目前，铝合金材料大量被应用于建筑、军用和工业领域，民用和军工企业生产的铝合金 材料强度低、硬度低、韧性差，不能满足现代科技发展对铝合金材料高载荷、轻质化、韧性好 的要求。现有的铝合金材料制成的球棒往往强度和硬度较低，不能承受剧烈击球时球对棒 的冲击力，另外，现有的铝合金材料制成的球棒韧性较差，受到球的剧烈冲击不能迅速恢复 原状，往往会发生脆裂，或者给人体造成振动冲击，使人感到不适，降低运动的质量。
[0004] 因此，如何通过优化铝合金生产工艺，得到一种能制造综合性能好的铝合金材料 的方法，满足球棒重量轻、弹性好、击球远的要求是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种球棒用铝合金的制造方法， 实现了铝合金制造方法的优化，其制得的铝合金综合性能好，非常适合于制作球棒。
[0006] 本发明公开了一种球棒用铝合金的制造方法，铝合金采用的组成成分按重量 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%，余量为Al,所述制造方法包 括：
[0007]Sl:熔炼，根据其组成成分称取各原料，将铝锭加入熔炼炉中并加热至700-750°C 使之完全熔化后，按熔点从高到低的顺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保温30min-2h，得到合金熔体，并进行浇注，待合金熔体凝固后开模，并将铸 锭空冷至室温；各原料熔化过程在密封空间中进行；
[0008]S2 :均匀化，将Sl中得到的铸锭放置于400-420°C的保温炉中，并在400-420°C下 保温2〇-30h，保温完成后保温炉冷至300C后，空冷至室温；
[0009]S3 :固溶，将S2中得到的铸锭放置于保温炉中，以KTC/h的平均速度，从室温加 热至470°C并在470°C下保温l_2h后，以100°C/h的速度将温度从470°C升至480°C，并在 480°C保温20-40min后，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中，水冷至室温，其中从保温炉中将 铸锭转移至淬火炉中的时间小于5s;
[0010] S4 :时效，将S3中水冷至室温的铸锭除去表面水珠后，从淬火中取出并放入120°C 保温炉中保温lh，以30°C/h的平均速度降温至60°C保温240h后空冷至室温，获得所述铝 合金，其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s。
[0011] 优选地，其组成成分中，Zn与Mg的摩尔比为（I.1-1.3):1。
[0012] 优选地，在步骤S3中，铸锭从室温升温至470°C的过程中，随温度的升高，升温速 率增大，且温度与时间成正弦函数关系。
[0013] 优选地，在步骤Sl中，合金熔体凝固过程中，对合金熔体进行振动。
[0014] 优选地，在步骤Sl中，各原料添加后完全熔化后，均进行除渣操作。
[0015] 优选地，其采用的组成成分按重量百分比为Si:0. 05%，Fe:0. 12%，Cu:2. 1%， Mn:0. 05%，Mg:2. 4%，Cr:0. 01%，Zn:7. 8%，Ti:0. 08%，Zr:0. 15%，余量为Al。
[0016] 本发明中，提出的铝合金制造方法通过成分优化，热处理工艺改进，提升了铝合金 的综合性能，使之适合制作高质量球棒，与现有技术相比，具体优点如下：
[0017] 1、对合金成分进行了优化，提高了合金中锌元素的含量，并根据锌元素含量的变 化，调整了镁元素和铜元素的含量值，从而控制了MgZn2相、AlZnMgCu相、Al2MgCu相的析出 数量和比例关系，同时，采用铬元素、锆元素和钛元素的复合添加，起到钉扎晶界、细化晶粒 的作用，提供了获得优良的综合性能的基础；
[0018] 2、对熔炼和热处理工艺进行了优化，通过对熔炼工艺的优化，使得各合金元素实 现良好的融合，通过对均匀化处理工艺的优化，可以消除铸锭晶界上的非平衡凝固共晶组 织，通过对固溶处理工艺的优化，可以获得空位与溶质原子的过饱和固溶体，为后续时效处 理中强化相析出做好准备，通过对时效处理工艺的优化，强化相析出且分布合理，控制晶内 晶界处强化相分布形态，获得良好的强度与韧性。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明， 而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明 的保护范围内。
[0020] 本发明所公开的球棒用铝合金的制造方法中，各实施例中铸锭的成分配比（重量 百分比）检测结果如表1所示：
[0021]
[0022] 各实施例制备方式如下：
[0023] 实施例1
[0024] Sl:熔炼，根据其组成成分称取各原料，将铝锭加入熔炼炉中并加热至750°C使之 完全熔化后，按熔点从高到低的顺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，均进行除渣操作，在720°C保温30min，得到合金熔体，并进行浇注， 待合金熔体凝固后开模，并将铸锭空冷至室温；合金熔体凝固过程中，通过敲击模具，对合 金熔体进行振动，各原料熔化过程在密封空间中进行；
[0025] S2 :均匀化，将Sl中得到的铸锭放置于420°C的保温炉中，并在420°C下保温28h， 保温完成后保温炉冷至300°C后，空冷至室温；
[0026] S3 :固溶，将S2中得到的铸锭进行拉伸变形且变形量为3%后放置于保温炉中，以 10°C/h的平均速度，从室温加热至470°C并在470°C下保温2h后，以100°C/h的速度将温度 从470°C升至480°C，并在480°C保温40min后，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中，水冷至室 温，其中从保温炉中将铸锭转移至淬火炉中的时间小于5s，其中，铸锭从室温升温至470°C 的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0027] S4 :时效，将S3中水冷至室温的铸锭除去表面水珠后，从淬火中取出并放入120°C 保温炉中保温lh，以30°C/h的平均速度降温至60°C保温240h后空冷至室温，获得所述铝 合金，其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s。
[0028] 实施例2
[0029] Sl:熔炼，根据其组成成分称取各原料，将铝锭加入熔炼炉中并加热至700°C使之 完全熔化后，按熔点从高到低的顺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，均进行除渣操作，在680°C保温2h，得到合金熔体，并进行浇注，待合 金熔体凝固后开模，并将铸锭空冷至室温；合金熔体凝固过程中，通过敲击模具，对合金熔 体进行振动，各原料熔化过程在密封空间中进行；
[0030] S2 :均匀化，将Sl中得到的铸锭放置于400°C的保温炉中，并在400°C下保温30h， 保温完成后保温炉冷至300°C后，空冷至室温；
[0031] S3 :固溶，将S2中得到的铸锭进行拉伸变形且变形量为5%后放置于保温炉中，以 10°C/h的平均速度，从室温加热至470°C并在470°C下保温Ih后，以100°C/h的速度将温度 从470°C升至480°C，并在480°C保温20min后，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中，水冷至室 温，其中从保温炉中将铸锭转移至淬火炉中的时间小于5s，其中，铸锭从室温升温至470°C 的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0032] S4 :时效，将S3中水冷至室温的铸锭除去表面水珠后，从淬火中取出并放入120°C 保温炉中保温lh，以30°C/h的平均速度降温至60°C保温240h后空冷至室温，获得所述铝 合金，其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s。
[0033] 实施例3
[0034] Sl:熔炼，根据其组成成分称取各原料，将铝锭加入熔炼炉中并加热至720°C使之 完全熔化后，按熔点从高到低的顺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，均进行除渣操作，在700°C保温lh，得到合金熔体，并进行浇注，待合 金熔体凝固后开模，并将铸锭空冷至室温；合金熔体凝固过程中，通过敲击模具，对合金熔 体进行振动，各原料熔化过程在密封空间中进行；
[0035] S2 :均匀化，将SI中得到的铸锭放置于420°C的保温炉中，并在420°C下保温22h， 保温完成后保温炉冷至300°C后，空冷至室温；
[0036] S3 :固溶，将S2中得到的铸锭进行拉伸变形且变形量为4%后放置于保温炉中， 以KTC/h的平均速度，从室温加热至470°C并在470°C下保温I. 5h后，以100°C/h的速度 将温度从470°C升至480°C，并在480°C保温30min后，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中，水 冷至室温，其中从保温炉中将铸锭转移至淬火炉中的时间小于5s，其中，铸锭从室温升温至 470°C的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系；
[0037] S4 :时效，将S3中水冷至室温的铸锭除去表面水珠后，从淬火中取出并放入120°C 保温炉中保温lh，以30°C/h的平均速度降温至60°C保温240h后空冷至室温，获得所述铝 合金，其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s。
[0038] 实施例4
[0039] Sl:熔炼，根据其组成成分称取各原料，将铝锭加入熔炼炉中并加热至720°C使之 完全熔化后，按熔点从高到低的顺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，均进行除渣操作，在700°C保温40min，得到合金熔体，并进行浇注， 待合金熔体凝固后开模，并将铸锭空冷至室温；合金熔体凝固过