一种铝合金的制备方法_2

文档序号:9780990阅读:来源:国知局
份;Mg优选为 0~3重量份,更优选为0.5~2.5重量份,最优选为1~2重量份;Cu优选为0~4重量份,更优 选为0.5~3.5重量份,更优选为1~3重量份,最优选为1.5~2.5重量份;Si优选为0~4重量 份,更优选为0.5~3.5重量份,更优选为1~3重量份,最优选为1.5~2.5重量份;Μη优选为0 ~5重量份,更优选为1~4重量份,最优选为2~3重量份。
[0035] 本发明对所述高能球磨的概念没有特别限制,W本领域技术人员熟知的高能球磨 即可。本发明对所述高能球磨的具体条件没有特别限制,本领域技术人员可W根据实际生 产情况、元素组成W及产品性能要求进行选择,本发明所述高能球磨的时间优选为20~ 60h,更优选为25~55h,更优选为30~50h,最优选为35~45h,示例性地,所述的混合时间可 W为20h,23h,25h,3比,36h,4地,4她,50h,5地或60h;本发明所述高能球磨的球料比优选为 (2~15):1,更优选为(4~13):1,更优选为(6~10):1,最优选为(7~9): 1,示例性地,所述 高能球磨的球料比可W为:2:1,4:1,6:1,10:1,13:1或15:1。本发明对所述高能球磨的撞击 或振动频率没有特别限制,本领域技术人员可W根据实际生产情况、元素组成W及产品性 能要求进行选择。本发明对所述高能球磨的设备没有特别限制,W本领域技术人员熟知的 高能球磨的设备即可。
[0036] 本发明为提高球磨效果,优选还加入防锻剂;本发明对所述防锻剂没有特别限制, 本发明优选为复合防锻剂,更优选为无水乙醇、丙酬、正己烧、聚乙二醇和煤油中的一种或 多种,更优选为无水乙醇、丙酬、聚乙二醇和煤油中的一种或多种,最优选为无水乙醇和丙 酬。
[0037] 本发明采用高能球磨式的机械制粉,使侣粉与添加的合金元素粉末经历高能球磨 过程。高能球磨是一个高能量干式球磨过程,它是在高能量磨球介质的碰撞作用下,使各组 分粉末之间发生反复的冷焊和断裂,形成细化的复合颗粒,发生固态扩散反应,使得微量的 合金元素的原子进入金属侣的晶格得到了细小均匀的侣合金固溶体复合粉末。高能球磨能 量大,破碎效率高,得到产物为高活性纳米侣合金粉,粉体颗粒为球形,粒度分布均匀。而且 进一步的添加复合防锻剂既可W起到防锻作用,克服金属侣严重的锻结行为实现侣粉的有 效破碎,又可W起到保护作用,气态分子可W包裹在细小颗粒的表面,避免了球磨后的颗粒 粉体表面过度氧化,保持适度的活性易于后续的操作。
[0038] 本发明然后将上述步骤得到的混合粉末经过等静压成型后,得到预制巧。本发明 对所述等静压成型没有特别限制,W本领域技术人员熟知的等静压成型方法即可本发明优 选为冷等静压成型。本发明对所述冷等静压成型的具体条件没有特别限制,本领域技术人 员可W根据实际生产情况、元素组成和产品性能要求进行选择,本发明所述冷等静压成型 的压力优选为100~300MPa,更优选为125~275MPa,更优选为150~250MPa,最优选为175~ 225MPa,示例性地,所述压力可 W为 100M化,125MPa,160M化,190MPa,210M化,240MPa, 260MPa,280M化或300M化;本发明所述冷等静压成型的时间,即保压时间优选为0.5~ lOmin,更优选为1~8min,更优选为2~6min,最优选为3~5min,示例性地,所述保压时间可 从为3〇8,50s,11111]1,31111]1,51111]1,81111]1或1〇1111]1。
[0039] 本发明最后将上述步骤得到的预制巧预热后,再进行热挤压,得到侣合金。本发明 对所述侣合金的形态没有特别限制,本领域技术人员可W根据实际生产情况、外观要求和 加工要求进行选择,本发明优选为棒材。本发明所述预热的溫度优选为390~480°C,更优选 为410~460°C,更优选为420~450°C,最优选为430~440°C,示例性地,所述预热的溫度可 W为380°C,400°C,420°C,450°C,470°C或490°C;所述预热的时间优选为30~120min,更优 选为50~lOOmin,更优选为60~90min,最优选为70~80min,示例性地,所述的预热时间可 ^为:3〇111;[]1,5〇111;[]1,8〇111;[]1,10〇111;[]1或12〇111;[]1。本发明对所述预热的气氛条件没有特别限制, 本发明所述预热的环境优选为空气条件。本发明对所述预热的设备没有特别限制,W本领 域技术人员熟知的加热设备即可,本发明优选为马沸炉。
[0040] 本发明所述热挤压的溫度优选为400~450°C,更优选为410~440°C,最优选为420 ~430°C,示例性地,所述热挤压的溫度可W为400°C,410°C,420°C,430°C,440°C或450°C; 所述热挤压的压力优选为630~2000T,更优选为800~1800T,更优选为1000~1500T,最优 选为 1100 ~1400T,示例性地,所述压力为可 W 为 630Τ,800Τ,1000Τ,1200Τ,1300Τ,1600Τ, 1850Τ或2000Τ;所述热挤压的挤压比优选为(18~64): 1,更优选为(25~55): 1,更优选为 (30~50): 1,最优选为(35~45): 1,示例性地,所述挤压比可W为18:1,24:1,32:1,48:1, 54:1或64:1;所述热挤压的挤压速优选度为0.5~5mm/s,更优选为1~4. Omm/s,更优选为 1.5~3.5mm/s,最优选为2.0~3 . Omm/s,示例性地,所述挤压速度可W为0.5mm/s,Imm/s, 2mm/s,3mm/s,4mm/s或5mm/s。本发明对所述热挤压的设备没有特别限制,W本领域技术人 员熟知的挤压设备即可,本发明优选为挤出机。本发明对所述热挤压后冷却方式没有特别 限制,w本领域技术人员熟知的冷却方式即可,本发明优选为水冷。
[0041] 本发明对高能球磨后的混合粉末复合成型、预热并进行热挤压的过程,是利用等 静压设备对粉体进行加压成型,获得均匀的巧体,再利用马沸炉对巧体进行预热,通过能量 将包裹在颗粒表面的气体释放出去,重新暴露高活性表面,进而通过热挤压过程将巧体中 的具有高活性表面的粉体颗粒快速烧结一起,使颗粒间实现有效键合,实现挤压和烧结同 步进行,从而使得制得的侣合金的微观组织细小均匀,最终实现了合金材料强度和硬度的 提局。
[0042] 本发明提供的制备方法相比侣合金的传统工艺,突破了传统工艺的限制,并未将 改进工作的研究集中在配方和时效工艺制度方面,而是从粉体出发,采用多孔非致密的粉 末巧体替代全致密的侣锭作为前驱体,从而制备高性能侣合金材料,并且克服了侣粉的氧 化及W及快速实现致密化烧结的固有难题。本发明不经历烧结过程、固溶过程、时效过程, 直接采用从金属粉末出发,利用高能球磨制粉、等静压成型、热挤压相结合的技术制备得到 高性能的侣合金棒材,尤其是7系高性能侣合金。本发明具有挤压时同时实现快速烧结,无 需单独的烧结过程和后续的固溶、时效等热处理过程即可实现高性能的特点,并且全程可 在空气气氛下进行,具有工艺简捷、操作方便、步骤少等优点,适合于大规模的工业化生产。 实验结果表明,本发明制备的侣合金棒材,其相对密度能够达到99.96%,拉伸强度能够达 至化35MPa,硬度能够达到161皿。
[0043] 为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种侣合金的制备方法 进行详细说明,本发明的保护范围不受W下实施例的限制。
[0044] 实施例1
[0045] a)将重量为100千克,含铜粉为2%,锋粉为5%,侣粉为93 %的原料放入球磨罐中, 球料比为2:1,添加1000ml丙酬与900ml乙醇作为复合防锻剂。机械制粉60小时后得到高活 性混合粉末;
[0046] b)将所述高活性粉末冷等静压成型,压力为lOOMPa,保压时间为lOmin,得到预制 巧巧体;
[0047] C)将所述巧体在空气环境下预热,预热溫度为490°C,保溫30分钟;将加热
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