铝合金.pdf

《铝合金.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝合金.pdf（9页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010335470.9 (22)申请日 2020.04.24 (71)申请人 查磊军 地址 230000 安徽省合肥市高新区创新产 业园二期G3楼E区1层 (72)发明人 查磊军常康华 (51)Int.Cl. C22C 47/08(2006.01) C22C 49/06(2006.01) C22C 49/14(2006.01) E06B 1/12(2006.01) B01D 15/08(2006.01) C22C 101/10(2006.01) (54)发明名称 一种铝合金。

2、 (57)摘要 本发明属冶金技术领域， 具体的说是一种铝 合金； 该材料由以下重量百分比的各组分组成： 0.25wt0.6wt的Fe， 1wt2wt的Mg， 7wt7.5wt的Zn， 0.05wt0.15wt的 Cr， 0 .1wt0 .2wt的Ca ， 0 .05wt 0 .15wt的Ti， 0 .15wt0 .25wt的Ce， 0.1wt0.2wt的Y， 0.1wt0.2wt的Si， 0.1wt0.2wt的Mn， 2wt6wt的碳素纤 维， 余量为铝， 该铝合金杂质含量低， 具有一定的 抗冲击力， 用于门窗的生产， 可有效保证其安装 使用过程中的稳定性， 且可保证在铝合金门窗破 裂时， 不。

3、会产生碎片飞出， 伤及他人。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 111534766 A 2020.08.14 CN 111534766 A 1.一种铝合金， 其特征在于： 该材料由以下重量百分比的各组分组成： 0.25wt 0.6wt的Fe， 1wt2wt的Mg， 7wt7.5wt的Zn， 0.05wt0.15wt的Cr， 0.1wt0.2wt的Ca， 0.05wt0.15wt的Ti， 0.15wt0.25wt的Ce， 0.1wt 0.2wt的Y， 0.1wt0.2wt的Si， 0.1wt0.2wt的Mn， 2wt6wt的碳素纤维， 余量为铝。 2.根据权利要求1所述的一种铝合金， 。

4、其特征在于： 所述碳素纤维为长度为5-10mm的丝 状碳素纤维。 3.根据权利要求1所述的一种铝合金， 其特征在于： 该铝合金的制备方法， 包括以下步 骤： S1.配料： 计算铝合金原料用量并按照配比准备铝合金原料， 将准备的铝合金原料， 分 别放入在底层铺有过滤网的超声波振动设备中， 进行超声振荡20-30min， 边振荡边高压无 水乙醇冲击铝合金原料， 最终得到表面纯净的铝合金原料； S2.熔炼： 将步骤S1配制好表面纯净的铝合金原料除碳素纤维外均置于电阻炉中熔炼， 熔炼温度为720-760， 电阻炉内铝合金原料完全熔化后进行电磁搅拌； S3.精炼： 将电阻炉中加入精炼剂进行精炼， 精炼温。

5、度为7505， 精炼时间为5 8min， 精炼的同时加入碳素纤维， 精炼后的铝液静置10min， 精炼过程中同时通过电磁搅拌 装置均匀搅拌； S4.除气： 从电阻炉的底部通入高纯惰性气体， 利用惰性气体除去铝液中的杂质气体； S5.除渣： 将除气后的铝液通过带陶瓷过滤板的流槽过滤铝液中的杂质， 其中陶瓷过滤 板提前进行烘烤； S6.铸造： 将S5中除渣后的铝液置于熔铸静置炉中， 再次加入未使用的碳素纤维， 同时 通过电磁搅拌装置搅拌5-10min， 当铝液与碳素纤维充分混合后， 将电磁搅拌装置移走， 对 静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造， 铸造温度为690700， 铸造速度为20 30m。

6、m/min， 其中铝液铸造前所使用的引锭头上铺纯铝屑， 铸造开始时先放少量铝液进入结 晶器， 当纯铝屑与铝液呈现半凝固状态时开始铸造。 4.根据权利要求3所述的一种铝合金， 其特征在于： 所述S2中铝合金原料添加顺序为先 将Mg、 Zn、 Ca、 Si和Ti加入电阻炉底部为底部层， Fe和Mn放入底部层上方为中下层， 铝锭放入 中下层上部， 最后将剩余原料覆盖于铝锭上部， 完成原料装填。 5.根据权利要求3所述的一种铝合金， 其特征在于： 所述S2中添加的铝合金原料高度距 离电阻炉中电阻丝距离不得小于100mm。 6.根据权利要求1所述的一种铝合金， 其特征在于： 所述铝合金用于门窗。 权利要。

7、求书 1/1 页 2 CN 111534766 A 2 一种铝合金 技术领域 0001 本发明属冶金技术领域， 具体的说是一种铝合金。 背景技术 0002 铝合金， 是以铝为基体元素， 然后加入一种或多种合金元素组成的合金。 铝合金的 密度低， 但强度比较高， 而且具有优良的导电性、 导热性和抗蚀性等， 目前家用门窗窗框多 用铝合金材料制成， 但在日常生活中， 铝合金材料刚度较大， 弹性不足， 因此在生活中若遇 到冲击会断裂， 且铝合金材料会蹦出可能会导致人员划伤。 0003 在前期家庭装修安装铝合金窗框过程中， 由于工人的操作失误， 导致窗框破裂， 碎 片飞出划伤一位工人， 针对于此萌发了对。

8、于门窗铝合金材料改进的想法； 并查阅了大量资 料， 0004 其中查阅到一种关于门窗铝合金材料的材料， 确定了改进的目的， 如专利号为： 2013102233834的一项中国专利， 该专利公开了一种门窗用铝合金材料， 该材料由以下重量 百分比的各组分组成： 铁0.150.5， 镁0.851.5， 锌56， 铬0.05 0.15， 钛0.050.15， 铈0.10.2， 钇0.10.2， 硅0.10.2， 锰0.1 0.2， 余量为铝； 通过合金材料中的铬、 钛、 铈、 钇等元素提高了合金的抗腐蚀能力， 通过 铈、 钇等元素提高合金的常、 低温韧性、 断裂性， 改善加热工性和焊接件的牢固性； 但。

9、虽然提 高了低温韧性， 依旧无法提高该铝合金材料的弹性， 强度过大， 失去了具有抗冲击的柔性， 且破裂的碎片极易飞出， 存在危险。 0005 因此本人在此问题上进行研究， 来解决目前门窗铝合金材料柔性不足， 抗冲击性 差， 受冲击断裂易飞出的问题； 据此， 本发明提出了一种铝合金。 发明内容 0006 针对现有技术的不足， 本发明提供了一种铝合金， 以解决上述背景技术中提出的 问题。 0007 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种铝合金， 该材料由以下重量百分 比的各组分组成： 0.25wt0.6wt的Fe， 1wt2wt的Mg， 7wt7.5wt的Zn， 0.05wt0.15wt。

10、的Cr， 0.1wt0.2wt的Ca， 0.05wt0.15wt的Ti， 0.15wt 0.25wt的Ce， 0.1wt0.2wt的Y， 0.1wt0.2wt的Si， 0.1wt0.2wt的Mn， 2wt6wt的碳素纤维， 余量为铝。 0008 加入Fe后以Al3Fe的形式析出， 增加抗张强度和屈服极限， 使铝合金的强度和塑性 得到显著的改善， 可提高铝合金的延生率， 提高铝合金柔性； 当含量超过一定值， 铝合金强 度虽然上升了， 但会导致延伸率的降低； 0009 Mg可提高铝合金的抗拉强度； Zn具有防腐作用， 也可以提高合金强度； 0010 Ca加入合金中， 能抑制再结晶， 防止由于结晶多。

11、导致的铝合金材料脆， 可变相提高 铝合金柔性； 说明书 1/5 页 3 CN 111534766 A 3 0011 碳素纤维的添加， 首先对于铝合金生产来说， 碳素纤维吸附杂质， 避免杂质在铝合 金中散乱分布， 在铝合金熔炼过滤中不易清除， 碳素纤维不仅耐高温且可吸附杂质， 将杂质 集中， 也便于杂质过滤； 同时铝合金材料中加入了碳素纤维， 当发生断裂时， 碳素纤维可将 断裂部分拉扯住防止飞出， 且碳素纤维的添加， 减少了金属的含量， 可提高铝合金材料的柔 性。 0012 优选的， 所述碳素纤维为长度为5-10mm的丝状碳素纤维； 在铝合金熔炼后期进行 铸造过程中加入碳素纤维， 与铝液完全混合。

12、， 使得到的铝合金铸胚中均匀分布碳素纤维， 在 后续生产铝合金门窗时， 有效提高铝合金门窗的柔性， 且铝合金发生断裂可由碳素纤维拉 扯防止飞出。 0013 优选的， 该铝合金的制备方法， 包括以下步骤： 0014 S1.配料： 计算铝合金原料用量并按照配比准备铝合金原料， 将准备的铝合金原 料， 分别放入在底层铺有过滤网的超声波振动设备中， 进行超声振荡20-30min， 边振荡边高 压无水乙醇冲击铝合金原料， 最终得到表面纯净的铝合金原料； 通过边振荡边使用高压无 水乙醇冲击铝合金原料， 可将铝合金原料表面附着的不必要的杂质进行清理， 减少熔炼过 程中杂质的含量， 提高铝合金性能， 且使用无。

13、水乙醇， 在后续熔炼过程中可快速挥发， 不会 产生残留； 0015 S2.熔炼： 将步骤S1配制好表面纯净的铝合金原料除碳素纤维外均置于电阻炉中 熔炼， 熔炼温度为720-760， 电阻炉内铝合金原料完全熔化后进行电磁搅拌； 0016 S3.精炼： 将电阻炉中加入精炼剂进行精炼， 精炼温度为7505， 精炼时间为5 8min， 精炼的同时加入碳素纤维， 精炼后的铝液静置10min， 精炼过程中同时通过电磁搅拌 装置均匀搅拌； 采用电阻炉进行精炼， 同时加入碳素纤维， 通过搅拌可将碳素纤维充分与铝 液混合， 碳素纤维具有耐高温的特性， 同时具有吸附杂质的特性， 可有效将铝液内部由于精 炼产生的杂。

14、质吸附集中， 提高后续杂质清理效果。 0017 S4.除气： 从电阻炉的底部通入高纯惰性气体， 利用惰性气体除去铝液中的杂质气 体； 0018 S5.除渣： 将除气后的铝液通过带陶瓷过滤板的流槽过滤铝液中的杂质， 其中陶瓷 过滤板提前进行烘烤； 由于S3中碳素纤维的使用， 可有效将杂质吸附集中， 避免由于杂质颗 粒过小导致无法过滤掉的情况， 大大提高了铝液的纯度， 避免由于铝合金中含有杂质导致 其易断裂的情况发生， 提高其使用特性。 0019 S6.铸造： 将S5中除渣后的铝液置于熔铸静置炉中， 再次加入未使用的碳素纤维， 同时通过电磁搅拌装置搅拌5-10min， 当铝液与碳素纤维充分混合后，。

15、 将电磁搅拌装置移 走， 对静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造， 铸造温度为690700， 铸造速度为20 30mm/min， 其中铝液铸造前所使用的引锭头上铺纯铝屑， 铸造开始时先放少量铝液进入 结晶器， 当纯铝屑与铝液呈现半凝固状态时开始铸造； 铸造前再加入碳素纤维， 并进行搅 拌， 使其充分与铝液混合， 均匀分布在铝液中， 使其生产的铝合金材料柔性提升， 且不易发 生断裂， 也不会产生断裂飞出的问题。 0020 优选的， 所述S2中铝合金原料添加顺序为先将Mg、 Zn、 Ca、 Si和Ti加入电阻炉底部 为底部层， Fe和Mn放入底部层上方为中下层， 铝锭放入中下层上部， 最后将剩余。

16、原料覆盖于 铝锭上部， 完成原料装填， 由于铝合金生产中Mg、 Zn、 Ca、 Si和Ti一般为粉末状或者薄片状， 说明书 2/5 页 4 CN 111534766 A 4 首先加入电阻炉底部， 可不会砸坏设备， 且可作为设备保护垫， 防止大块重量较大的金属在 加入时砸坏设备， 中下层添加Fe和Mn由于其均为易氧化金属， 放在中下层可有效防止其在 熔炼过程中发生氧化， 减少了杂质产生， 之后加入铝锭， 再最上层放入剩余原料进行覆盖， 避免易氧化物质在熔炼过程中氧化， 避免杂质生成， 提高铝合金纯度， 提高其屈服强度和拉 伸强度与柔性。 0021 优选的， 所述S2中添加的铝合金原料高度距离电阻。

17、炉中电阻丝距离不得小于 100mm， 避免金属与电阻丝接触， 且由于铝合金生产过程中多次需要搅拌， 防止铝液飞溅接 触电阻丝造成短路。 0022 优选的， 所述铝合金用于门窗。 0023 本发明的技术效果和优点： 0024 1、 本发明中使用的Fe， Mg， Zn， Cr， Ca， Ti， Ce， Y， Si， Mn， 碳素纤维， 可有效提高铝合 金材料的屈服强度与抗拉强度， 提高铝合金柔性， 具有抗冲击的特性， 且保证门窗使用该铝 合金发生冲击断裂时碎片不易飞溅伤人。 0025 2、 本发明铝合金制备方法中， 采用无水乙醇与振动配合， 有效清理铝合金原料表 面杂质， 减少铝合金中杂质含量， 。

18、同时在铝合金铝液过滤前加入碳素纤维， 可有效吸附铝液 中大小杂质， 使其过滤充分， 不会存在杂质残留， 同时将不同原料分层设置， 不仅可以保护 使用设备同时也能减少铝合金中杂质， 提高铝合金强度。 附图说明 0026 下面结合附图对本发明作进一步说明。 0027 图1是添加7wt的Zn制备的铝合金的热力学函数变化曲线； 0028 图2是添加7wt的Zn制备的铝合金的铸造强度变化曲线； 0029 图3是添加10wt的Zn制备的铝合金的热力学函数变化曲线； 0030 图4是添加7wt的Zn制备的铝合金的铸造强度变化曲线。 具体实施方式 0031 为了使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与。

19、功效易于明白了解， 下面结 合具体实施方式， 进一步阐述本发明。 0032 由图1到图4可知， 本发明所述的一种铝合金， 该材料由以下重量百分比的各组分 组成： 0.25wt0.6wt的Fe， 1wt2wt的Mg， 7wt7.5wt的Zn， 0.05wt 0.15wt的Cr， 0.1wt0.2wt的Ca， 0.05wt0.15wt的Ti， 0.15wt0.25wt的 Ce， 0.1wt0.2wt的Y， 0.1wt0.2wt的Si， 0.1wt0.2wt的Mn， 2wt6wt 的碳素纤维， 余量为铝。 0033 加入Fe后以Al3Fe的形式析出， 增加抗张强度和屈服极限， 使铝合金的强度和塑性 。

20、得到显著的改善， 可提高铝合金的延生率， 提高铝合金柔性； 当含量超过一定值， 铝合金强 度虽然上升了， 但会导致延伸率的降低； 0034 Mg可提高铝合金的抗拉强度； Zn具有防腐作用， 也可以提高合金强度； 0035 Ca加入合金中， 能抑制再结晶， 防止由于结晶多导致的铝合金材料脆， 可变相提高 铝合金柔性； 说明书 3/5 页 5 CN 111534766 A 5 0036 为验证本申请中铝合金的各项数据的有效性， 结合该铝合金生产过程中所做了系 列实验及数据， 给出下面两组实施例： 0037 实施例1： 0038 0.5wt的Fe， 1.5wt的Mg， 7wt的Zn， 0.1wt的C。

21、r， 0.15wt的Ca， 0.1wt的 Ti， 0.2wt的Ce， 0.15wt的Y， 0.15wt的Si， 0.15wt的Mn； 0039 如图1所示， Zn在铝液中极易溶解， 且溶解较快， 在内氧化温度范围内， Zn溶解反应 的很彻底， 这就确保了固熔态的MgZn2能够充分脱熔， 还极大了提高了铝合金强度， 提高其 抗冲击性。 0040 如图2所示， 由于Zn的加入， 铝合金的拉伸强度(Tensile stress)与硬度 (Hardness)均有同步提高， 具有较高的抗冲击性。 0041 实施例2： 0042 0.5wt的Fe， 1.5wt的Mg， 10wt的Zn， 0.1wt的Cr，。

22、 0.15wt的Ca， 0.1wt的 Ti， 0.2wt的Ce， 0.15wt的Y， 0.15wt的Si， 0.15wt的Mn； 0043 如图3所示， 当当其余成分不变， 仅增加Zn成分含量， Zn在铝液中极易溶解， 且溶解 较快， 在未达到内氧化温度范围时， Zn溶解反应的很彻底， 破坏了整个熔炼过程中合金属含 量的熔炼平衡， 会导致铝合金硬度降低， 无法进行门窗的使用。 0044 如图4所示， 当其余成分不变， 仅增加Zn成分含量， 虽然拉伸强度(Tensile stress)得到提高， 但铝合金硬度(Hardness)降低， 易导致铝合金断裂， 不适宜正常使用。 0045 综上实施例1。

23、与实施例2对比可知， 对于本申请中Zn含量保持在7-7.5wt最佳， 当 超过该含量范围， 必然导致铝合金硬度降低。 0046 碳素纤维的添加， 首先对于铝合金生产来说， 碳素纤维吸附杂质， 避免杂质在铝合 金中散乱分布， 在铝合金熔炼过滤中不易清除， 碳素纤维不仅耐高温且可吸附杂质， 将杂质 集中， 也便于杂质过滤； 同时铝合金材料中加入了碳素纤维， 当发生断裂时， 碳素纤维可将 断裂部分拉扯住防止飞出， 且碳素纤维的添加， 减少了金属的含量， 可提高铝合金材料的柔 性。 0047 优选的， 所述碳素纤维为长度为5-10mm的丝状碳素纤维； 在铝合金熔炼后期进行 铸造过程中加入碳素纤维， 与。

24、铝液完全混合， 使得到的铝合金铸胚中均匀分布碳素纤维， 在 后续生产铝合金门窗时， 有效提高铝合金门窗的柔性， 且铝合金发生断裂可由碳素纤维拉 扯防止飞出。 0048 作为本发明的一种实施方式， 该铝合金的制备方法， 包括以下步骤： 0049 S1.配料： 计算铝合金原料用量并按照配比准备铝合金原料， 将准备的铝合金原 料， 分别放入在底层铺有过滤网的超声波振动设备中， 进行超声振荡20-30min， 边振荡边高 压无水乙醇冲击铝合金原料， 最终得到表面纯净的铝合金原料； 通过边振荡边使用高压无 水乙醇冲击铝合金原料， 可将铝合金原料表面附着的不必要的杂质进行清理， 减少熔炼过 程中杂质的含量。

25、， 提高铝合金性能， 且使用无水乙醇， 在后续熔炼过程中可快速挥发， 不会 产生残留； 0050 S2.熔炼： 将步骤S1配制好表面纯净的铝合金原料除碳素纤维外均置于电阻炉中 熔炼， 熔炼温度为720-760， 电阻炉内铝合金原料完全熔化后进行电磁搅拌； 0051 S3.精炼： 将电阻炉中加入精炼剂进行精炼， 精炼温度为7505， 精炼时间为5 说明书 4/5 页 6 CN 111534766 A 6 8min， 精炼的同时加入碳素纤维， 精炼后的铝液静置10min， 精炼过程中同时通过电磁搅拌 装置均匀搅拌； 采用电阻炉进行精炼， 同时加入碳素纤维， 通过搅拌可将碳素纤维充分与铝 液混合， 。

26、碳素纤维具有耐高温的特性， 同时具有吸附杂质的特性， 可有效将铝液内部由于精 炼产生的杂质吸附集中， 提高后续杂质清理效果。 0052 S4.除气： 从电阻炉的底部通入高纯惰性气体， 利用惰性气体除去铝液中的杂质气 体； 0053 S5.除渣： 将除气后的铝液通过带陶瓷过滤板的流槽过滤铝液中的杂质， 其中陶瓷 过滤板提前进行烘烤； 由于S3中碳素纤维的使用， 可有效将杂质吸附集中， 避免由于杂质颗 粒过小导致无法过滤掉的情况， 大大提高了铝液的纯度， 避免由于铝合金中含有杂质导致 其易断裂的情况发生， 提高其使用特性。 0054 S6.铸造： 将S5中除渣后的铝液置于熔铸静置炉中， 再次加入未。

27、使用的碳素纤维， 同时通过电磁搅拌装置搅拌5-10min， 当铝液与碳素纤维充分混合后， 将电磁搅拌装置移 走， 对静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造， 铸造温度为690700， 铸造速度为20 30mm/min， 其中铝液铸造前所使用的引锭头上铺纯铝屑， 铸造开始时先放少量铝液进入 结晶器， 当纯铝屑与铝液呈现半凝固状态时开始铸造； 铸造前再加入碳素纤维， 并进行搅 拌， 使其充分与铝液混合， 均匀分布在铝液中， 使其生产的铝合金材料柔性提升， 且不易发 生断裂， 也不会产生断裂飞出的问题。 0055 优选的， 所述S2中铝合金原料添加顺序为先将Mg、 Zn、 Ca、 Si和Ti加入电阻。

28、炉底部 为底部层， Fe和Mn放入底部层上方为中下层， 铝锭放入中下层上部， 最后将剩余原料覆盖于 铝锭上部， 完成原料装填， 由于铝合金生产中Mg、 Zn、 Ca、 Si和Ti一般为粉末状或者薄片状， 首先加入电阻炉底部， 可不会砸坏设备， 且可作为设备保护垫， 防止大块重量较大的金属在 加入时砸坏设备， 中下层添加Fe和Mn由于其均为易氧化金属， 放在中下层可有效防止其在 熔炼过程中发生氧化， 减少了杂质产生， 之后加入铝锭， 再最上层放入剩余原料进行覆盖， 避免易氧化物质在熔炼过程中氧化， 避免杂质生成， 提高铝合金纯度， 提高其屈服强度和拉 伸强度与柔性。 0056 作为本发明的一种实。

29、施方式， 所述S2中添加的铝合金原料高度距离电阻炉中电阻 丝距离不得小于100mm， 避免金属与电阻丝接触， 且由于铝合金生产过程中多次需要搅拌， 防止铝液飞溅接触电阻丝造成短路。 0057 作为本发明的一种实施方式， 所述铝合金用于门窗。 0058 以上显示和描述了本发明的基本原理、 主要特征和优点。 本行业的技术人员应该 了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这些变化和改进 都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界 定。 说明书 5/5 页 7 CN 111534766 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 111534766 A 8 图3 图4 说明书附图 2/2 页 9 CN 111534766 A 9 。