CN105624485A - 一种耐应力腐蚀铝合金杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐应力腐蚀铝合金杆，包括杆本体，杆本体两端开设有铰孔，所述杆本体由铝合金制成，所述铝合金按重量百分比包括以下组分：Si：0.40-0.44％，Mg：0.64-0.66％，Cu：0.02％，Fe：0.23-0.25％，Sr：0.02-0.03％，La：0.14％，Nd：0.18％，Zn：0.03-0.05％，Ti：0.02-0.05％，其余为Al。该铝合金杆表面光滑，硬度范围更高，耐应力腐蚀性好。

Description

一种耐应力腐蚀铝合金杆
技术领域
本发明涉及材料工程领域，特别是一种耐应力腐蚀铝合金杆。
背景技术
铝合金具有质量轻、原料易得等优点，现已逐步应用于在海洋作业设备当中。目前海洋作业设备用铝合金虽然具有一定的耐腐蚀性能，但是在铝合金的耐蚀性测定过程中，往往以铝合金完全浸没海水为前提条件或是在盐雾状态下进行评价。实际上，海洋作业设备的铝合金经常处于海水-空气界面上，这种两相交界处的腐蚀情况较完全浸没海水的状况更加严重，目前很少有铝合金能应对这种情况。另外，海洋作业设备用铝合金经常会受到各种应力载荷，因此应力腐蚀性也是此领域铝合金必须要考虑到的一个指标。
例如，对于海水下探测器而言，常用机械臂连接机械手进行水下矿石采集，而机械臂的基本组成部件为连杆，常需要承受载荷。目前铝合金杆作为连杆使用时，往往在探测器上浮后，暴露在空气中，表面残留的海水与空气形成界面，加速铝合金杆的腐蚀。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种铝合金杆，表面光滑，硬度范围更高，耐应力腐蚀性好，能够作为机械臂的基本组件使用。
本发明提供的一种铝合金杆，包括杆本体，杆本体两端开设有铰孔，所述杆本体由铝合金制成，所述铝合金按重量百分比包括以下组分：Si：0.40-0.44％，Mg：0.64-0.66％，Cu：0.02％，Fe：0.23-0.25％，Sr：0.02-0.03％，La：0.14％，Nd：0.18％，Zn：0.03-0.05％，Ti：0.02-0.05％，其余为Al。
优选地，Mg、La、Zn的质量比为：Mg：La：Zn＝64:14:3。
优选地，Mg、La、Zn的质量比为：Mg：La：Zn＝66:14:5。
优选地，Mg、La、Zn的质量比为：Mg：La：Zn＝65:14:5。
所述铝合金的表面粗糙度为1.8um。
所述铝合金的硬度为10-13HW。
本发明提供的一种铝合金杆，包括杆本体，杆本体两端开设有铰孔，方便与其他铝合金杆组成连杆机构，以作为机械臂使用。所述杆本体由铝合金制成，所述铝合金按重量百分比包括以下组分：Si：0.40-0.44％，Mg：0.64-0.66％，Cu：0.02％，Fe：0.23-0.25％，Sr：0.02-0.03％，La：0.14％，Nd：0.18％，Zn：0.03-0.05％，Ti：0.02-0.05％，其余为Al。与传统的铝合金杆相比，本发明提供的铝合金杆表面更加光滑，粗糙度可达1.8um，无明显凹陷，不易产生腐蚀，使用年限更长，硬度更高，此外通过合理的配伍和配比，可以使铝合金在海水-空气界面处仍能表现出良好的耐应力腐蚀特性。
附图说明
图1为本发明提供的一种耐应力腐蚀铝合金杆的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本实施例中铝合金中各组分重量百分比如下：Si：0.40％，Mg：0.64％，Cu：0.02％，Fe：0.23％，Sr：0.03％，La：0.14％，Nd：0.18％，Zn：0.03％，Ti：0.05％，其余为Al。
利用上述组分制备铝合金型材成品，具体制备方法为：将各组分混合均匀后，在铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在450-500℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度在400℃±10℃，挤压速度3-6m/min，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后进行人工时效，保温温度为250℃±10℃，时间180min，得到铝合金成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为10。表面粗糙度为1.8um，型材厚度可达3mm。
实施例2
本实施例中铝合金中各组分重量百分比如下：Si：0.44％，Mg：0.66％，Cu：0.02％，Fe：0.25％，Sr：0.02％，La：0.14％，Nd：0.18％，Zn：0.05％，Ti：0.02％，其余为Al。
利用上述组分制备铝合金型材成品，具体制备方法为：将各组分混合均匀后，在铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在450-500℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度在400℃±10℃，挤压速度3-6m/min，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后进行人工时效，保温温度为250℃±10℃，时间180min，得到铝合金成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为10。表面粗糙度为1.8um，型材厚度可达3mm。
实施例3
本实施例中铝合金中各组分重量百分比如下：Si：0.42％，Mg：0.65％，Cu：0.02％，Fe：0.24％，Sr：0.03％，La：0.14％，Nd：0.18％，Zn：0.05％，Ti：0.04％，其余为Al。
利用上述组分制备铝合金型材成品，具体制备方法为：将各组分混合均匀后，在铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在450-500℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度在400℃±10℃，挤压速度3-6m/min，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后进行人工时效，保温温度为250℃±10℃，时间180min，得到铝合金成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为10。表面粗糙度为1.8um，型材厚度可达3mm。
实施例4
采用实施例1提供的铝合金，铸造、加工成铝合金杆，铝合金杆包括长条状的杆本体1，杆本体1两端表面冲开设铰孔2(如图1所示，实施例5、6中的铝合金杆结构与本实施例相同，不再列出附图)。具体的铸造和加工方法为本领域公知，本篇不再赘述(下同)。
实施例5
采用实施例2提供的铝合金，铸造、加工成铝合金杆，铝合金杆包括长条状的杆本体，杆本体两端表面冲开设铰孔。
实施例6
采用实施例3提供的铝合金，铸造、加工成铝合金杆，铝合金杆包括长条状的杆本体，杆本体两端表面冲开设铰孔。
对比例1
本实施例中铝合金中各组分重量百分比如下：Si：0.32％，Mg：070％，Cu：0.04％，Fe：0.26％，Sr：0.05％，La：0.22％，Nd：0.26％，Zn：0.02％，Ti：0.08％，其余为Al。
利用上述组分制备铝合金型材成品，具体制备方法为：将各组分混合均匀后，在铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在450-500℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度在400℃±10℃，挤压速度3-6m/min，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后进行人工时效，保温温度为250℃±10℃，时间180min，得到铝合金成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为8。表面粗糙度为3um，型材厚度可达3mm。
对比例2
本实施例中铝合金中各组分重量百分比如下：Si：0.50％，Mg：0.55％，Cu：0.01％，Fe：0.18％，Sr：0.01％，La：0.10％，Nd：0.14％，Zn：0.03％，Ti：0.03％，其余为Al。
利用上述组分制备铝合金型材成品，具体制备方法为：将各组分混合均匀后，在铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在450-500℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度在400℃±10℃，挤压速度3-6m/min，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后进行人工时效，保温温度为250℃±10℃，时间180min，得到铝合金成品。经测试，铝合金成品的硬度(HW)为8。表面粗糙度为3um。
试验例1
将实施例1～3、对比例1～2中的铝合金成品制备成标准应力腐蚀试验用试件，将试件置入容器内固定，容器内注入3.5％NaCl海水，直至达到试件中部为止，以此模拟海水两相交界环境。对试件加载55MPa载荷，测试其发生断裂的时间。
表1.铝合金应力腐蚀性能
组别 断裂时间
实施例1 720小时不断裂
实施例2 720小时不断裂
实施例3 720小时不断裂
对比例1 42小时断裂，裂口位于中部交界处
对比例2 38小时断裂，裂口位于中部交界处
由上述结果可知，本发明提供的铝合金具有良好的耐应力腐蚀性能。其制成的铝合金杆也具有良好的耐应力腐蚀性能，可以用作海洋作业的机械臂连杆部件使用。
以上对本发明所提供的一种耐应力腐蚀铝合金杆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰。这些改进和修饰也应当落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种耐应力腐蚀铝合金杆，其特征在于，包括杆本体，杆本体两端开设有铰孔，所述杆本体由铝合金制成，所述铝合金按重量百分比包括以下组分：Si：0.40-0.44％，Mg：0.64-0.66％，Cu：0.02％，Fe：0.23-0.25％，Sr：0.02-0.03％，La：0.14％，Nd：0.18％，Zn：0.03-0.05％，Ti：0.02-0.05％，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的耐应力腐蚀铝合金杆，其特征在于，Mg、La、Zn的质量比为：Mg：La：Zn＝64:14:3。
3.根据权利要求1所述的耐应力腐蚀铝合金杆，其特征在于，Mg、La、Zn的质量比为：Mg：La：Zn＝66:14:5。
4.根据权利要求1所述的耐应力腐蚀铝合金杆，其特征在于，Mg、La、Zn的质量比为：Mg：La：Zn＝65:14:5。
5.根据权利要求1所述的耐应力腐蚀铝合金杆，其特征在于，所述铝合金的表面粗糙度为1.8um。
6.根据权利要求1所述的耐应力腐蚀铝合金杆，其特征在于，所述铝合金的硬度为10-13H。
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