本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种垒球棒用铝合金材料及其制备方法。
背景技术：
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。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。优质的垒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。
常见的垒球棒有木棒、铝棒、复合球棒三种，其中，铝质球棒一般为中空结构，相比于木质球棒而言，其重量较轻，且其平衡点也较理想，因此击球性能较佳，其市场份额超过70％。优质的铝合金球棒需要具有一定的硬度和强度承受飞出的球的冲击，还要具有良好的韧性，降低对人体的冲击力。然而，现有的工业铝合金材料加工的垒球棒往往强度和韧性无法满足棒球的使用要求，长期使用后会产生裂纹或变形，耐疲劳损伤性较差。因此，如何通过优化铝合金中各元素含量及生产工艺，得到一种综合性能好的垒球棒用铝合金材料，满足垒球棒强韧性好、抗冲击的要求是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种垒球棒用铝合金材料及其制备方法，制备的合金具有很好的力学性能和耐蚀性，能够满足垒球棒的使用要求，且长期使用不易产生裂纹变形，使用寿命长。
本发明提出的一种垒球棒用铝合金材料，其组成成分按重量百分比包括：si0.1-0.3％、mg0.5-0.7％、mn0.4-0.6％、cu0.07-0.12％、zn0.7-0.9％、ag0.08-0.15％、li0.04-0.08％、la0.03-0.07％、ti0.05-1％、sr0.03-0.08％、nb0.2-0.3％，余量为al。
优选地，其组成成分按重量百分比包括：si0.18-0.26％、mg0.54-0.62％、mn0.47-0.54％、cu0.09-0.11％、zn0.77-0.84％、ag0.1-0.12％、li0.06-0.08％、la0.04-0.06％、ti0.06-0.08％、sr0.05-0.08％、nb0.22-0.26％，余量为al。
本发明还提出了上述垒球棒用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、熔炼：按组成成分进行配料，加入到熔炼炉中，升温至740-760℃进行熔融，待炉料全部融化后，搅拌熔体，精炼扒渣，降温至710-720℃，静置保温10-20min，浇注成型，空冷至室温得铸锭；
s2、固溶：将铸锭置于保温炉中，升温至500-510℃，保温40-60min，再降温至360-380℃，保温1-2h，升温至505-515℃，保温4-6h，再升温至520-525℃，保温10-13h，淬火；
s3、时效：将铸锭放入保温炉中，升温至150-160℃，保温1-2h，再升温至170-180℃，保温1-2h，再升温至190-200℃，保温2-4h，随炉冷却，再出炉空冷至室温。
优选地，s1中，在氩气氛围中进行熔融。
优选地，s2中，淬火介质为55-65℃的水。
优选地，随炉冷却至120-130℃，再出炉空冷至室温。
有益效果：本发明合理配比si、mg、mn和zn在一定范围内，加入cu、ag、li、la、ti、sr、nb等微量元素，其中cu不仅有固溶强化作用，且在时效处理时析出的cual2有显著的时效强化效果，ag能够细化晶粒，降低偏析现象，减少晶界共晶相数量，且在淬火过程中，ag和mg与淬火过程中产生的空位发生交互作用，提高高温时效硬化效果，li、la、nb的共同加入可以显著增加合金的时效效果，ti细化晶粒，在铝合金基体中以al3ti的形式存在，提高铝合金的强度和耐蚀性能，微量sr的加入能够提高合金的力学性能和塑性加工性，合金中各元素相互配合作用，协同合金的强度、硬度、韧性和耐蚀性能，其制备过程中在氩气氛围中进行熔炼，能够降低熔炼炉中氧气含量，避免合金元素的氧化，提高铝液熔体的质量，固溶时先升温至高温，然后降温保温一段时间后再阶梯升温，能够使合金晶界的析出相呈不连续分布，可减缓合金在腐蚀介质中的沿晶腐蚀速率，从而提高合金的抗腐蚀性能，再经时效强化处理，且时效处理中先随炉冷却再空冷，能够均匀合金的成分及组织，改善材料的强度和韧性，经热处理后的合金具有很好的力学性能和耐蚀性，能够满足垒球棒的使用要求，且长期使用不易产生裂纹变形，使用寿命长。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种垒球棒用铝合金材料，其组成成分按重量百分比包括：si0.1％、mg0.5％、mn0.4％、cu0.07％、zn0.7％、ag0.08％、li0.04％、la0.03％、ti0.05％、sr0.03％、nb0.2％，余量为al。
本发明还提出了上述垒球棒用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、熔炼：按组成成分进行配料，加入到熔炼炉中，升温至740℃进行熔融，待炉料全部融化后，搅拌熔体，精炼扒渣，降温至710℃，静置保温10min，浇注成型，空冷至室温得铸锭；
s2、固溶：将铸锭置于保温炉中，升温至500℃，保温40min，再降温至360℃，保温1h，升温至505℃，保温4h，再升温至520℃，保温10h，淬火；
s3、时效：将铸锭放入保温炉中，升温至150℃，保温1h，再升温至170℃，保温1h，再升温至190℃，保温2h，随炉冷却，再出炉空冷至室温。
实施例2
本发明提出的一种垒球棒用铝合金材料，其组成成分按重量百分比包括：si0.18％、mg0.54％、mn0.47％、cu0.09％、zn0.77％、ag0.1％、li0.06％、la0.04％、ti0.06％、sr0.05％、nb0.22％，余量为al。
本发明还提出了上述垒球棒用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、熔炼：按组成成分进行配料，加入到熔炼炉中，升温至745℃进行熔融，待炉料全部融化后，搅拌熔体，精炼扒渣，降温至710℃，静置保温15min，整个熔融过程在氩气氛围中进行，然后浇注成型，空冷至室温得铸锭；
s2、固溶：将铸锭置于保温炉中，升温至500℃，保温45min，再降温至365℃，保温1.5h，升温至505℃，保温4.5h，再升温至520℃，保温10.5h，淬火，淬火介质为55℃的水；
s3、时效：将铸锭放入保温炉中，升温至155℃，保温1h，再升温至170℃，保温1.5h，再升温至190℃，保温2.5h，随炉冷却至120℃，再出炉空冷至室温。
实施例3
本发明提出的一种垒球棒用铝合金材料，其组成成分按重量百分比包括：si0.22％、mg0.58％、mn0.51％、cu0.1％、zn0.81％、ag0.11％、li0.07％、la0.05％、ti0.07％、sr0.07％、nb0.25％，余量为al。
本发明还提出了上述垒球棒用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、熔炼：按组成成分进行配料，加入到熔炼炉中，升温至750℃进行熔融，待炉料全部融化后，搅拌熔体，精炼扒渣，降温至715℃，静置保温15min，整个熔融过程在氩气氛围中进行，然后浇注成型，空冷至室温得铸锭；
s2、固溶：将铸锭置于保温炉中，升温至505℃，保温50min，再降温至370℃，保温1h，升温至510℃，保温5h，再升温至52℃，保温11h，淬火，淬火介质为60℃的水；
s3、时效：将铸锭放入保温炉中，升温至155℃，保温1.5h，再升温至175℃，保温1.5h，再升温至195℃，保温3h，随炉冷却至125℃，再出炉空冷至室温。
实施例4
本发明提出的一种垒球棒用铝合金材料，其组成成分按重量百分比包括：si0.26％、mg0.62％、mn0.54％、cu0.11％、zn0.84％、ag0.12％、li0.08％、la0.06％、ti0.08％、sr0.08％、nb0.26％，余量为al。
本发明还提出了上述垒球棒用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、熔炼：按组成成分进行配料，加入到熔炼炉中，升温至755℃进行熔融，待炉料全部融化后，搅拌熔体，精炼扒渣，降温至715℃，静置保温20min，整个熔融过程在氩气氛围中进行，然后浇注成型，空冷至室温得铸锭；
s2、固溶：将铸锭置于保温炉中，升温至510℃，保温50min，再降温至375℃，保温1.5h，升温至515℃，保温5.5h，再升温至520℃，保温12h，淬火，淬火介质为60℃的水；
s3、时效：将铸锭放入保温炉中，升温至155℃，保温2h，再升温至170℃，保温1.5h，再升温至195℃，保温3.5h，随炉冷却至120℃，再出炉空冷至室温。
实施例5
本发明提出的一种垒球棒用铝合金材料，其组成成分按重量百分比包括：si0.3％、mg0.7％、mn0.6％、cu0.12％、zn0.9％、ag0.15％、li0.08％、la0.07％、ti1％、sr0.08％、nb0.3％，余量为al。
本发明还提出了上述垒球棒用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、熔炼：按组成成分进行配料，加入到熔炼炉中，升温至760℃进行熔融，待炉料全部融化后，搅拌熔体，精炼扒渣，降温至720℃，静置保温20min，整个熔融过程在氩气氛围中进行，然后浇注成型，空冷至室温得铸锭；
s2、固溶：将铸锭置于保温炉中，升温至510℃，保温60min，再降温至380℃，保温2h，升温至515℃，保温6h，再升温至525℃，保温13h，淬火，淬火介质为65℃的水；
s3、时效：将铸锭放入保温炉中，升温至160℃，保温2h，再升温至180℃，保温2h，再升温至200℃，保温4h，随炉冷却至130℃，再出炉空冷至室温。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。