CN109487105A - 铝合金的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供铝合金的制备工艺，包括如下步骤：收集合金粉末；筛选，获取待用合金粉末；分类，将待用合金粉末按照粒径分类；配比，将分类后的合金粉末与SiC颗粒进行配比，获取混合体；将混合体置入包套中，密封；加热至350‑550℃，保温30‑120min，获得包套胚料；使用挤压机挤压包套胚料，主推杆速率小于1mm/s，挤压比为10‑25，获得挤压棒材没有对合金粉末进行重熔处理，降低能源消耗，减少了环境污染。降低喷射成型制备工艺中的生产成本，降低喷射成型制备工艺的污染。普通粉末冶金的原料多为几种粉末混合而成，存在混合不均的风险，而采用喷射成形技术可制备出成分均匀的合金粉末，无需进行原料的配比混合。

Description

铝合金的制备工艺
技术领域
本发明属于铝合金制备工艺技术领域，尤其涉及铝合金的制备工艺。
背景技术
Al-Zn-Mg-Cu系列的铝合金，以其强度高、密度低、耐腐蚀性好与加工性能好的特性，在核工业、火箭高强度结构件、飞机机身以及机翼梁等领域有着广泛的应用，逐渐发展为航空航天方面不可或缺的高性能材料。7055铝合金作为其中的典型代表，是目前成熟牌号中合金含量最高、强度最高的铝合金，有着“王牌铝合金”之称。同时，颗粒增强铝基复合材料具有密度小，比强度、比刚度高，剪切强度高，热膨胀系数低，热稳定性和导热、导电性能良好，以及抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点。因此，颗粒增强铝基复合材料在各经济领域有着广泛的应用前景，并已受到普遍重视。
喷射成形技术具有快速凝固的特点，采用该技术制备的7055铝合金材料具有成分均匀、无宏观偏析、组织细小以及第二相细小等优势，可使合金获得优异得综合性能。但是在喷射成形制备7055铝合金锭坯材料的过程中，不可避免的会产生大量尺寸在10-90μm范围内的合金粉末产品。但是该合金粉末存在表面氧化、粒径分布广以及颗粒硬度较大的问题，目前对粉末的处理方式是作为回炉料，该方法使得本已凝固成形的粉末重新被融化成铝液，不仅造成能源的大量浪费与环境的污染，还增加了生产成本。随着喷射成形产业近几年的迅速发展，企业规模也越来越大，必然导致粉末的产量继续增高，因此迫切需要一种新工艺来合理利用喷射成形过程中所产生的粉末，适应节能减排降本的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铝合金的制备工艺。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，铝合金的制备工艺，包括如下步骤：
S1：收集合金粉末；
S2：筛选，获取待用合金粉末；
S3：分类，将待用合金粉末按照粒径分类；
S4：配比，将分类后的合金粉末及SiC颗粒进行配比，获取混合体；
S5：将混合体置入包套中，密封；
S6：加热至350-550℃，保温30-120min，获得包套胚料；
S7：使用挤压机挤压包套胚料，主推杆速率小于1mm/s，挤压比为10-25，获得挤压棒材。
其中，所述S1中合金粉末的来源为铝合金喷射成型过程中所产生的合金粉末。
其中，所述铝合金喷射成型的步骤为：
S001：按质量百分比计，将合金元素按7.6-8.4％Zn、1.8-2.3％Mg、2.0-2.6％Cu，余量为Al的比例混合；
S002：采用中频炉进行熔炼，熔炼温度为600-900℃；
S003：除气除渣；
S004：喷射处理，所述喷射处理时，以氮气作为雾化气体与保护气，喷嘴的倾喷角为25-35°，雾化温度为700-950℃，雾化压力为0.5-0.9MPa；
S005：所述喷射处理过程中所产生的粉末为所述合金粉末。
其中，所述步骤S2中筛选选用300目及800目的防爆筛分机进行筛分。
其中，所述步骤S3中，将待用合金粉末分成：第一类、第二类、第三类；所述第一类的粒径为大于10μm小于等于20μm，所述第二类的粒径为大于20μm小于等于50μm，所述第三类的直径为大于50μm。
其中，所述步骤S4中的所述配比的比例为：按重量计，第一类、第二类、第三类及SiC颗粒的重量比为3:1:1:1。
其中，所述步骤S5中，包套为壁厚2-6mm的纯铝包套。
其中，所述步骤S5将混合体置入包套中后，使用真空泵在100-420℃下，抽真空12-20h，再进行密封。
本发明所带来的有益效果：没有对合金粉末进行重熔处理，降低能源消耗，减少了环境污染。降低喷射成型制备工艺中的生产成本，降低喷射成型制备工艺的污染。普通粉末冶金的原料多为几种粉末混合而成，存在混合不均的风险，而采用喷射成形技术可制备出成分均匀的合金粉末，无需进行原料的配比混合。
为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。
附图说明
图1为本发明中包套结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。
在一些说明性的实施例中，铝合金的制备工艺，包括如下步骤：
S1：收集合金粉末；合金粉末为铝合金喷射成型过程中所产生的合金粉末，所述铝合金喷射成型的步骤为：
S001：按质量百分比计，将合金元素按7.6-8.4％Zn、1.8-2.3％Mg、2.0-2.6％Cu，余量为Al的比例混合；
S002：采用中频炉进行熔炼，熔炼温度为600-900℃；
S003：溶体需经过除气除渣；
S004：喷射处理，所述喷射处理时，以氮气作为雾化气体与保护气，喷嘴的倾喷角为25-35°，雾化温度为700-950℃，雾化压力为0.5-0.9MPa；
S005：待喷射过程中产生的7055合金粉末，在密闭装备中冷至室温时，开始进行防氧化防吸潮收集封存。所述喷射处理过程中所产生的7055粉末为所述合金粉末。
S2：在氮气的保护下，进行筛选，筛除粉末中的尺寸较大的颗粒或片状物质。获取待用合金粉末，筛选选用300目及800目的防爆筛分机进行筛分。
S3：分类，将待用合金粉末按照粒径分类；具体分类方式为：将待用合金粉末分成：第一类、第二类、第三类；所述第一类的粒径为大于10μm小于等于20μm，所述第二类的粒径为大于20μm小于等于50μm，所述第三类的直径为大于50μm。
S4：配比，将分类后的合金粉末进行配比，按重量计，第一类、第二类、第三类及SiC颗粒的重量比为3:1:1：1，放置在V型混料器中混合5h，获取混合体；SiC颗粒直径为20-50μm。
S5：如图1所示，将混合体置入包套中，包套为壁厚2-6mm的纯铝包套。在包套的上盖1钻出直径约10mm孔，焊上长度500-1500mm的细管2，以便后期抽真空处理。使用真空泵在100-420℃下，连接细管2进行抽真空12-20h，将细管2加热，用榔头锻打一定长度，截断细管2，用焊机将断口密封。
S6：加热至350-550℃，保温30-120min，获得包套胚料；
S7：使用挤压机挤压包套胚料，挤压筒加热到200-500℃，主推杆速率小于1mm/s，挤压比为10-25，获得挤压棒材。挤压棒材通过后期处理如剖光、打磨、切割等工序变成任意所需形状。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个***所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (8)

1.铝合金的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：收集合金粉末；
S2：筛选，获取待用合金粉末；
S3：分类，将待用合金粉末按照粒径分类；
S4：配比，将分类后的合金粉末及SiC颗粒进行配比，获取混合体；
S5：将混合体置入包套中，密封；
S6：加热至350-550℃，保温30-120min，获得包套胚料；
S7：使用挤压机挤压包套胚料，主推杆速率小于1mm/s，挤压比为10-25，获得挤压棒材。
2.如权利要求1所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，所述S1中合金粉末的来源为铝合金喷射成型过程中所产生的合金粉末。
3.如权利要求2所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，所述铝合金喷射成型的步骤为：
S001：按质量百分比计，将合金元素按7.6-8.4％Zn、1.8-2.3％Mg、2.0-2.6％Cu，余量为Al的比例混合；
S002：采用中频炉进行熔炼，熔炼温度为600-900℃；
S003：除气除渣；
S004：喷射处理，所述喷射处理时，以氮气作为雾化气体与保护气，喷嘴的倾喷角为25-35°，雾化温度为700-950℃，雾化压力为0.5-0.9MPa；
S005：所述喷射处理过程中所产生的粉末为所述合金粉末。
4.如权利要求3所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中筛选选用300目及800目的防爆筛分机进行筛分。
5.如权利要求4所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S3中，将待用合金粉末分成：第一类、第二类、第三类；所述第一类的粒径为大于10μm小于等于20μm，所述第二类的粒径为大于20μm小于等于50μm，所述第三类的直径为大于50μm。
6.如权利要求5所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S4中的所述配比的比例为：按重量计，第一类、第二类、第三类及SiC颗粒的重量比为3:1:1:1。
7.如权利要求6所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5中，包套为壁厚2-6mm的纯铝包套。
8.如权利要求7所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5将混合体置入包套中后，使用真空泵在100-420℃下，抽真空12-20h，再进行密封。
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