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；
[0040] S2 :均匀化，将Sl中得到的铸锭放置于410°C的保温炉中，并在410°C下保温25h， 保温完成后保温炉冷至300°C后，空冷至室温；
[0041] 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；
[0042] 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。
[0043] 实施例5
[0044] 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730°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；
[0045] 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24h， 保温完成后保温炉冷至300°C后，空冷至室温；
[0046] 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；
[0047] 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。
[0048] 实施例6
[0049] 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；
[0050] 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24h， 保温完成后保温炉冷至300°C后，空冷至室温；
[0051] 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 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；
[0052] 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。
[0053] 在实施例1-6中，铁元素与硅元素为非添加元素，其主要来源于熔炼过程中模具 使用不可避免的引入；通过步骤S1，熔炼过程中工艺的控制使得各元素融合良好，在合金 熔体凝固过程中敲击模具，可以起到细化晶粒的作用；均匀化处理中，在400°C以上保温超 过20h，可以消除铸锭晶界上的非平衡凝固共晶组织，炉冷至300°C后空冷至室温，可以充 分利用热能并巩固均匀化成果；固溶处理中，先进行拉伸预变形，可以引入位错，有利于后 续处理中强化相的成核，有利于韧性的提升，通过采用双级固溶制度，可以通过一级固溶为 二级固溶做准备，有利于在避免过烧的前提下，提高溶质原子的过饱和度，从而有利于后续 时效处理过程中强化强度提高，进而增强合金的强度，同时，采用逐步升温的方式，有利于 加热均匀性，防止局部过烧；时效处理中，从能量角度来看，固溶淬火后合金处于一种亚稳 定状态，时效处理时过饱和固溶体发生脱溶分解，析出超过平衡溶度的溶质并形成弥散分 布的第二相，由于合金中主合金元素为Zn、Mg、Cu,其时效过程中强化相的析出过程为：过 饱和固溶体一GP区一细小弥散的亚稳态MgZn2相一稳态MgZn2相一粗大的稳态MgZn2相， 在强化相析出过程中，溶质原子不断消耗，时效初始阶段，在120°C保温lh，这一阶段由于 时间较短，主要是进行析出相的形核，析出相为细小弥散的亚稳态MgZn2相，随后进行降温 至60°C，形成二次析出，由于时效温度较低，溶质原子扩散的驱动力小，尽管过饱和度大， 但是溶质原子扩散困难，析出相长大缓慢，此时基体中的析出相将不是长大粗化而是新的 析出相不断地从基体中脱溶出来，随着在60°C保温时间的延长，新的析出相不断产生形成 对溶质原子的消耗，使得最终析出相以细小弥散的稳态MgZn2相为主，有利于合金强度，同 时，时效温度较低还会导致晶内形核析出速率受限制，析出优先集中在晶界上，当在60°C保 温时间达到240h时，可以扩大时效过程中晶内和晶界析出相的尺寸、间距和分布状态的差 异，使晶内析出相还未长大，而晶界析出相已长大并由连续分布变为不连续分布，从而获得 良好的综合性能。
[0054] 实施例1-6中，重复测试五组所述铝合金制造方法获得的铝合金的拉伸强度、屈 服强度、硬度以及延伸率，所得平均数据以及铝合金7075-T651的参数值列于表2中。
[0055] 表2实施例1-6与典型的铝合金7075-T651机械性能参数
[0056]
[0057] 由上述表1中实施例1-6获得的铝合金与典型铝合金7075-T651拉伸强度、屈服 强度、硬度和延伸率的测试数据可知，无论单一性能还是综合性能，本发明中铝合金制造方 法制造的铝合金均优于典型的铝合金7075-T651，可以满足球棒重量轻、韧性好、击球远的 要求。
【主权项】
1. 一种球棒用铝合金的制造方法，其特征在于，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： 51 :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700-75(TC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； 52 :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300 C后，空冷至室温； 53 :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 ; 54 :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 制造方法,其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s。2. 根据权利要求1所述的球棒用铝合金的制造方法，其特征在于，其组成成分中，Zn与 Mg的摩尔比为（I. 1-1. 3) :1。3. 根据权利要求1所述的球棒用铝合金的制造方法，其特征在于，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。4. 根据权利要求1所述的球棒用铝合金的制造方法，其特征在于，在步骤Sl中，合金熔 体凝固过程中，对合金熔体进行振动。5. 根据权利要求1所述的球棒用铝合金的制造方法，其特征在于，在步骤Sl中，各原料 添加后完全烙化后，均进行除渔操作。6. 根据权利要求1所述的球棒用铝合金的制造方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了一种球棒用铝合金的制造方法，所述铝合金组成成分按重量百分比包含：Si:0.05％，Fe:0.08-0.15％，Cu:2.0-2.2％，Mn:0.05％，Mg:2.3-2.8％，Cr:0.01％，Zn:7.2-7.8％，Ti:0.06-0.08％，Zr:0.12-0.15％，余量为Al。本发明中的球棒用铝合金材料，通过增加其组成中锌的含量，有效改善了铝合金的强度和硬度；通过提高铝合金中钛的含量，细化了晶粒，抑制了脆性，克服了现存铝合金韧性差的缺点，通过对熔炼和热处理工艺的改进，有效实现了铝合金综合性能的改善，能够满足现代科技发展对铝合金材料高载荷、轻质化和韧性好的要求，应用于球棒方面具有重量轻、韧性好和击球远的特点。
【IPC分类】C22C21/10, C22F1/053, C22C1/02
【公开号】CN105088029
【申请号】CN201410190790
【发明人】周良正
【申请人】天长市正牧铝业科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月7日