间成余切函数关系。
[0056] 实施例6
[0057] 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；
[0058] S2 :均匀化，将Sl中得到的铸锭放置于保温炉中，从室温以40°C/h的平均速度， 升温至400°C，并在400°C下保温12h后，以200°C/h的平均速度，升温至450°C后保温4h， 保温完成后保温炉冷至室温，其中，从室温升温至400°C过程中，随温度的升高，升温速率逐 渐降低，且温度与时间成正弦函数关系；
[0059] S3:挤压成型，将S2中得到的铸锭进行挤压成型，其中，每次挤压的变形量为 15-25% ；
[0060] S4 :固溶，将S3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；
[0061] S5 :时效，将S4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KKTC 保温炉中，其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s;将保温炉温度以20°C/h的 平均速度升温至170°C后，将保温炉温度以30°C/h的平均速度降温至120°C，并在120°C下 保温16h，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中水冷至室温，获得所述工业铝合金，其中，铸锭从 KKTC升温至170°C的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且升温速率与时间成正切函数 关系，铸锭从170°C降温至120°C的过程中，随温度的降低，降温速率减小，且降温速率与时 间成余切函数关系。
[0062] 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，以较低升温速率 (40°C/h)从室温逐步升温至400°C，并在400°C保温12h，可以为Al3Zr相的形核留出时 间，通过Al3Zr相对晶界的钉扎作用，阻止晶界和亚晶界的迁移，从而细化晶粒，并能降低 合金的再结晶分数，为合金获得高强、高韧性能奠定基础，升温至450°C后保温4h，可以大 大消除铸锭晶界上的粗大非平衡凝固共晶和枝晶偏析、成分偏析，从而窄化晶界，炉冷至至 室温，可以充分利用热能并巩固均匀化成果；挤压成型可以将铸锭挤压为合适大小，利于后 期垒球棒的制作；固溶处理中，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，采用了升温-降温的方式进行时效，一方面可以增强工艺的可控 性，降低合金的各向异性，另一方面，充分利用了晶内和晶界强化相析出长大的不同步性， 可以对晶内晶界处强化相的分布形态进行更好的控制，从而调整强度、韧性的匹配度和同 步性。
[0063] 实施例1-6中，重复测试五组所述工业铝合金的拉伸强度、屈服强度、硬度以及延 伸率，所得平均数据以及工业铝合金7075-T651的参数值列于表2中。
[0064] 表2实施例1-6与典型的工业铝合金7075-T651机械性能参数
[0065]
[0066] 由上述表1中实施例1-6与典型工业铝合金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，本发明中所述的工业铝合金均优 于典型的工业铝合金7075-T651，可以满足球棒重量轻、韧性好、击球远的要求。
【主权项】
1. 一种工业铝合金，用于制作球棒，其特征在于，其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 % ,Cr:0.01 %, Zn:7. 2-7. 8%，Ti :0. 06-0. 08% ,Zr :0. 15%，余量为Al,并按照以下步骤制备得到： 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保温炉中，从室温以40°C /h的平均速度，升温 至400°C，并在400°C下保温12h后，以200°C /h的平均速度，升温至450°C后保温4h，保温 完成后保温炉冷至室温，其中，从室温升温至400°C过程中，随温度的升高，升温速率逐渐降 低，且温度与时间成正弦函数关系； 53 :挤压成型，将S2中得到的铸锭进行挤压成型，其中，每次挤压的变形量为15-25% ; 54 :固溶，将S3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 ; 55 :时效，将S4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KKTC保温 炉中，其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s ;将保温炉温度以20°C /h的平均 速度升温至170°C后，将保温炉温度以30°C /h的平均速度降温至120°C，并在120°C下保温 16-20h，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中水冷至室温，获得所述工业铝合金。2. 根据权利要求1所述的工业铝合金，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所述的工业铝合金，其特征在于，在步骤S4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所述的工业铝合金，其特征在于，在步骤S5中，铸锭从KKTC升温至 170°C的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且升温速率与时间成正切函数关系。5. 根据权利要求1所述的工业铝合金，其特征在于，在步骤S5中，铸锭从170°C降温至 120°C的过程中，随温度的降低，降温速率减小，且降温速率与时间成余切函数关系。6. 根据权利要求1所述的工业铝合金，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。7. 根据权利要求1所述的工业铝合金，其特征在于，在步骤Sl中，各原料添加后完全熔 化后，均进行除渔操作。8. 根据权利要求1所述的工业铝合金，其特征在于，其组成成分按重量百分比为 Si:0. 05%,Fe:0. 12%,Cu:2. l%,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】本发明公开了一种工业铝合金，所述工业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:0.15％，余量为Al。本发明中所述工业铝合金材料，通过增加其组成中锌的含量，有效改善了工业铝合金的强度和硬度；通过提高工业铝合金中钛的含量，细化了晶粒，抑制了脆性，克服了现存工业铝合金韧性差的缺点，通过对熔炼和热处理工艺的改进，有效实现了工业铝合金综合性能的改善，能够满足现代科技发展对工业铝合金材料高载荷、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】C22F1/053, C22C21/10, C22C1/02
【公开号】CN105088032
【申请号】CN201410191473
【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