一种替代qt400起重导轨系统的铝合金材料及其挤压成型方法
【专利摘要】本发明公开一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在于：主成分含量按重量百分比计：钒V:0.03％～0.08％，锰Mn:≤2％，镉Cd:0.05％～0.5％，铜0.5％≤Cu≤3％且Cu≥1.5Mn；路易斯酸碱对总量7.0％～9.0％，余量为铝Al。
【专利说明】
一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料及其挤压成型 方法
技术领域
[00011本发明涉及一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 球墨铸铁(简称球铁)是导轨产业中的主要运用的材料之一，究其原因就在于球铁 的低廉价格、稳定的力学性能及物理指标。
[0003] 球铁400的牌号规定了较为严格精确的化学成分组合、热处理规范参数、力学性能 和物理指标等。
[0004] 球铁的这种机械性能指标及其分类标准，可以作为铝合金材料创新设计、提高性 能的对标基础；目前的轨道市场追求低碳、集约化、高效率(高效能）、灵活性，是制造业从传 统形态向尚端形态跨越的标志。
[0005] 为了充分发挥铝合金以"轻"为代表的系列优越特性，必须先使其在"强"的方面有 长足发展，同时不能有不可接受的制造成本增量，才能大大拓展其使用领域。这就要求必须 在错合金新材料设计上首先取得突破。
[0006] 从材料制备的方法审视，由于材料特征是由承载着该特征的功能性微观物相组合 贡献出来的，因此获得良好的功能性物相组合，例如高强度、高熔点、高塑性、高硬度、耐腐 蚀等，是各种制备方法追求的最终结果。配方元素的混合熔炼和铸造结晶，是熔铸法形成材 料物相分子组合结构的主要决定性环节，在熔铸过程中，固溶体晶粒和晶界的金属间化合 物分子物相决定了合金的晶态组合(亚微米级颗粒:尺度10~300μπι左右），后续热处理或者 冷作硬化则是对晶态组合框架下微细结构(微米级颗粒:尺度1~30μπι左右)乃至更加微观 的精微结构(亚纳米级或次微米级质点:尺度l〇nm~<1μπι)进行调整和完善，这种调整和完 善的程度和范围，在公知技术和传统观念中，认为主要由合金化学成分所处的合金相图区 域给定的物相组合决定，但是，合金相图没有给出其它微量元素的添加和排除产生的影响， 更不具备预测添加和排除其它微量元素对物相影响的指导性。借鉴合金溶液化学的理论和 方法改善熔体结构，比如保护膜的覆盖，造渣剂、精炼剂或变质剂的添加，除气除渣净化等， 是改善合金晶态组合、微细结构乃至更加微观的精微结构的重要技术手段，但这些手段，由 于是从制备合金的过程中摸索积累得来，因此常常被看作为"制备工艺"而不是"成分设计" 的一部分。
[0007] 通过对铝铜锰系(Al-Cu-Mn)合金最高达0.08nm的极高分辨率的球差校正扫描透 射电子显微镜(STEM)精微选区分析，获得了建立在原子尺度上的各种物相结构、原子分辨 和化学元素分布。证实其中存在一系列强化相，包括众所周知的Al-Cu二元亚稳相(GP区、 θ"、θ〇、新的盘片相和平衡相0(A12Cu);其中在基体晶粒内部，新发现一种棒叉状(Τ+ΘΗ)组 合相，该组合相的主干部分T相是Al-Cu-Mn三元相，分子结构式Al2〇Cu2Mri3，分子物相特征是 直径约lOOnm、长度约600~lOOOnm呈棒轴状且其(010)面与铝合金基体的{010}面共格，；而 T相周围附着生长了尺寸较大（厚度约20nm、长约50nm)的Al-Cu二元次生相，由于该次生相 与基体中其它Al-Cu亚稳相(GP区、θ"、θ '或者其它盘片相)比较，在结构上有很大差别，特别 是厚度比其它Al-Cu亚稳相厚得多，因此本发明称之为ΘΗ相，其分子结构式AlxCu(x可能小 于2)，是一种富Cu分子。
[0008] 在工程应用上，铝合金固溶体晶粒的大小和状态，以及分布在晶界的金属间化合 物的大小形态，对合金的力学性能有着决定性的影响。粗大的平面晶、树枝晶、柱状晶等不 规则晶体和分布在晶界的粗大的脆硬性金属间化合物，能够把合金好的微细结构和精微结 构对基体的强韧性贡献全部抵消掉，因为这些粗大晶粒遵从的成长规律是缘于铸造型腔的 型壁生核、自外向液体内部单向延伸的生长方式，造成了合金的成分偏析、结晶粗大单向、 宏观性能不均匀的缺陷，从而成为合金的一些常见缺陷，如针孔、气孔、缩孔、缩松、偏析、粗 大固溶体、高硬度化合物、裂纹等的根源。目前采用的常规变质手段和细化晶粒的手段，如 添加铝钛硼或铝钛碳中间合金，最好的效果只能使平均晶粒度细化到120~150微米，而枝 晶的形态往往没有根本的转变，这是合金力学性能提高的一个重要瓶颈问题。因为对铝合 金来说，获得强度和韧性同时提高的途径，只有晶粒的细化和圆整化;热处理工艺的调整， 在晶态结构已经确定的状态下，只能使强度或韧性一个方面获得优化。因此，如何进一步细 化和圆整合金的平均晶粒度，是产业界始终追求的目标。
[0009] 根据合金强化理论，合金的强度是材料中界面或位错滑移受到质点的阻碍而产生 的，阻碍越强，材料的强度也越大。而质点阻碍行为与材料中界面或位错滑移相互作用的结 果，有两种:一种是当质点本身强硬度不够高时，位错将切过质点继续滑移，另一种是质点 强度很高，位错无法切过，则只能绕过质点而继续滑移，而在质点周围留下一圈位错环。
[0010] 两种结果对材料强度贡献的大小是显而易见的:绕过质点比切过质点对材料强度 的贡献大;切过质点能够提供材料较好的延伸率，而绕过质点由于位错环的增强作用，将提 供材料更高的屈服强度和抗拉强度。
[0011] 国内外的铝合金导轨选用的都是牌号为6063铝合金，这种铝合金在强度方面最高 360MPa左右，只能满足负荷1吨以下的轻型吊装，并且在150°C以上的高温环境下运行容易 变形；
【发明内容】
[0012] 本发明要解决的技术问题是:提供一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料及 其制备方法，其中添加路易斯酸碱对，以有效催生临界晶核(得到等轴晶），使合金在凝固之 前获得最佳的分子物相组合结构（（Τ+ΘΗ)组合相），促使合金晶态优化，使铝合金基材实现 400MPa及更高的强度等级，从而达到生产替代QT400起重导轨系统的铝合金制品。
[0013] 本发明的技术方案是：
[0014] 一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，主成分含量按重量百分比计：钒V: 0.03%~0.08%，锰111:彡2%，镉〇(1:0.05%~0.5%，铜0.5%彡〇1彡3%且〇1彡1.5111 ;路易 斯酸碱对总量7.0 %~9.0 %，使合金平均晶粒度< 120微米，余量为铝A1。
[0015]所述的合金晶粒为等轴晶。
[0016] 所述的合金晶粒内亚纳米(Τ+ΘΗ)组合相数量达到彡1个/平方微米。
[0017] 所述路易斯酸碱对为金属与配体结合而成的正负离子体、金属的氮化物、主族类 元素中的一种，或者一种以上混合。
[0018] 所述的金属与配体结合而成的正负离子体:包括六硫氰合锰负离子体[Mn(SCN)6 ]4一、二乙二胺合二氯合钴正离子体[C0Cl2(en)2] 2+
[0019] 根据权利要求1所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征
[0020] 所述路易斯酸碱对，按元素添加量占 A1基体重量百分比，范围为：7.0% <Si< 9.0%，Ce<0.1%，C<0.1%，WN2<0.03%，[CoCl2(en)2] 2+<0.05%〇
[0021] 一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料的制备方法，包含以下步骤：
[0022] (1)在前述路易斯酸碱对、元素比例范围内，选定一组物质组合，确定重量比，根据 需要配制的合金总量，推算出所需的每种物料的重量；
[0023] (2)往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热并在700 °C以上保温；
[0024] (3)加入锰Μη、镉Cd、铜Cu，钒V搅拌，加入选定的路易斯酸碱对，或者加入选定的路 易斯酸碱对组合，搅拌均匀；
[0025] (4)然后对上述合金熔体进行炉内精炼；
[0026] (5)精炼后除渣、静置、取样分析合金化学成分，根据分析结果调整化学成分至规 定的偏差范围内；调温至650 °C以上，合金液出炉，在线除气、除渣；
[0027] (6)半连续垂直水凝铸造；
[0028] (7)挤压成型铸造成铝合金圆棒；
[0029] (8)错合金圆棒均质。
[0030]所述铝合金圆棒均质后进行挤压成型，步骤如下：
[0031]①错合金圆棒均质，
[0032] ②将铝合金圆棒进行升温，模具净预热后放入挤压筒内，按照工艺所需的挤压速 度进行对圆棒进行挤压。
[0033] ③在线挤压的铝合金导轨从模具中挤压成型后，进行机上淬火。
[0034]④将铝合金导轨进行矫直。
[0035]⑤外观质量检测:错合金导轨在进行外观质量检验之前，清理毛刺。
[0036]⑥内部质量检测；
[0037]⑦固溶处理:将铸件完成粗加工和内外质量检测的毛坯送入固溶炉，进行560°C以 下固溶处理，保温完成后立刻淬火，使用水冷或油冷；
[0038]⑧时效强化:将完成固溶处理的铸件送入时效炉进行时效强化处理，在230°C以下 时效强化，保温后，出炉自然冷却；
[0039] ⑨表面处理。
[0040]⑩实用性能验证。
[00411本发明的有益效果：
[0042]把路易斯酸碱理论所指向的、能在铝合金熔体中发生分子解体或有助于次纳米区 域内（即小于1纳米的范围）物相分子结构优化的"酸碱对"物质，应用于熔体纳米尺度范围 的精细结构调整，是本发明的最主要的创造性技术手段。
[0043]通过运用路易斯酸碱理论，使有关路易斯酸碱对承载的微量元素的添加和排除， 在铝合金熔体环境发生分子解体和转化，以提供熔体超精细微区内的充分扰动和激活效 应，达到催生临界晶核大量形成，使合金晶粒度得到进一步细化，形态更加圆整;增加 (Τ+Θ H)组合相在合金基体中的含量，是本发明解决的合金强化的机理问题。
[0044] 正离子体和负离子体作为路易斯"酸碱对"，对合金晶粒细化具有普通物质无法实 现的优异效果，这是由于:这些离子体在常温下与正常的物质分子一样能稳定存在，而在铝 合金熔体这样的高温酸碱环境中发生分子解体，生成路易斯酸和路易斯碱；由于是分子解 体，故而是一种次纳米范围的原子组合结构的"散架"，其配体部分以气态排放出来，释放出 来的核心金属离子则重新选择结合其它原子。
[0045] 这种发生在铝合金熔体中的解体和重构，与普通的物质溶解不同，因为:①高温下 分解释放的气态物质形成的初始气泡只有一个分子大小(小于lnm，即次纳米级），比表面积 最大，具有极强的活性和纳米范围的扰动能力，正处于结晶临界晶核形成的尺寸范围，由此 而造成的熔体超精微区内原子的能量起伏、结构起伏和浓度起伏等状态起伏都带有极强的 突变特征，促使邻近的更多原子跨越结晶势皇，故而特别有利于临界晶核的大量形成，对金 属间化合物生成反应的催化和合金组织晶粒细化都产生了优于普通变质剂如铝钛硼的好 作用；同时正、负离子体这种在次纳米范围的超精微区内扰动和激活效应，是常规外加净化 气体形成的气泡(直径大于〇.5mm)无法实现的；②分解释放的金属原子或正离子具有比配 体更小的体积和更大的比表面积，其对周围原子的扰动和激活效应更强，造成的超精微区 状态起伏更加显著，对金属间化合物生成反应催化和合金基体组织晶粒细化作用也更强； ③酸碱对在高温熔体中的分裂和重构增强了质点在微区的分散和扩散速度，不会象普通金 属或添加剂那样造成团簇化，而有效地抑制了因添加剂造成的合金成分偏析以及大颗粒质 点的聚集和长大，这能有效解决常规晶粒细化剂在结晶过程中粗大化的倾向，例如可防止 钛Ti和稀土相的粗化;④配体气泡还可以发生次生反应，经过一系列变化后随从净化气体 排出熔体(比如生成〇) 2、〇14、他、順3或!123)或进入熔渣（比如六120 3^1(!10)3或六14(：3)，这种净 化作用，能够以最稳定的固态或气态物质，把溶解在熔体中的Η和氧化物杂质吸收和分解， 从而其净化作用比常规的气体净化方式效果更好。这就是正、负离子体作为路易斯酸碱对 的添加和排除，在铝合金熔体环境发生分子解体、酸碱转化和超精微区内原子重构，以提供 熔体超精微区内的充分扰动和激活效应，达到催生临界晶核大量生成和抑制晶粒长大作 用，并实现更好净化效果的机理。通过这种机理，使基体结晶状态普遍成为等轴晶，晶粒度 平均小于120μηι，进一步的优化效果可达到晶粒度平均在50~100μπι。这种效果，是单纯使用 铝钛硼和铝钛碳等常规晶粒细化剂以及常规的气体净化技术所无法实现的。
[0046] 复杂配体化合物作为路易斯酸碱对，对合金晶粒细化也具有普通物质无法实现的 良好效果，因为它们的分子结构与正、负离子体的结构类似，都能在铝合金熔体这样的环境 中发生分子的解体、酸碱转化和超精微区内原子重构，也能在分子解体时释放出气态或液 态的配体，经过一系列反应后随从净化气体排出熔体（比如生成⑶2、014、他、腿或秘)或进 入熔渣（比如似(：1、1((：1^1(!10) 3^12〇3或414(：3)，其中释放的金属原子或离子，非金属原子或 离子，都是次纳米级的超细小质点，有着最大的比表面积，能提供熔体超精微区内的充分扰 动和激活效应，达到催生临界晶核大量生成和抑制晶粒长大作用的机理。通过这种机理，使 基体结晶状态普遍成为等轴晶，晶粒度平均小于120μπι，进一步的优化效果可达到晶粒度平 均在50~100μπι，这种效果，是单纯使用铝钛硼和铝钛碳等常规晶粒细化剂以及常规的气体 净化技术所无法实现的。
[0047] 氮化钨WN2分解出来的Ν与Α1反应生成的Α1Ν是原子晶体，属类金刚石氮化物，最高 可稳定到2200°C;室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢，能够有效提高合金的高温强 度和抗腐蚀能力；导热性好，热膨胀系数小，可提高基体材料耐热冲击性能。因此，主成分设 计为按重量百分比：钒V: 0.03~0.08% ;锰Μη:彡2%，镉Cd: 0.05~0.5%，铜0.5%彡Cu彡 3 %且Cu彡1.5Mn;路易斯酸碱对总量7.0 %~9.0 %，余量为铝A1。添加钒V在铝合金中生成 AlnV难溶化合物，在熔炼和铸造过程中起细化晶粒的作用，有细化再结晶组织，提高再结晶 温度的作用。
[0048] 由于(Τ+ΘΗ)组合相的发现，在铝合金强化设计时，就可以通过增加(Τ+ΘΗ)组合相， 使铝合金材料的基体强度获得大的提升，稳定性得到良好控制，这是本发明要解决的工程 应用问题，即替代系列球铁材料和制品。
[0049] 在合金熔体中，不同子转移)而形成金属间化合物的模式，由于形成了不同于基体 晶态的分子结构，具有较好的热稳定性，故而也适用路易斯酸碱理论。比如在金属间化合物 分子AlxCu和Al2〇Cu2Mri3中，根据电负性大小，可知A1比Cu、Mn更容易失去电子，因此，A1是路 易斯碱，Cu、Mn是金属原子或离子的接近，它们之间也会产生能级分裂发生热化学反应(不 发生电路易斯酸，AlxCu和Al 2QCu2Mn3都可以看成路易斯"酸碱对"。当加入熔体中的外来路易 斯酸碱对分解时，与基体存在界面能差的金属间化合物前驱体显然也受到扰动和激活而发 生结构起伏，产生更多的临界晶核，使(Τ+ΘΗ)组合相在合金中的浓度和平均分布密度，使之 达到1个/[Mi] 2以上，这就是路易斯酸碱对在纳米尺度的扰动和激活效应能够增加亚纳米 级质点(Τ+ΘΗ)组合相和纳米级质点GP区、θ"、θ'系列强化相的机理。
[0050] 另外，由于路易斯酸碱对能够提供给合金熔体更大的异类物质浓度，因此增大了 熔体结晶过程的成分过冷度，导致晶核在更强结晶动力下快速越过临界尺寸，而在过冷的 液体中自由成核和生长，形成具有各向同性和形状更接近于球形的等轴晶粒；由于等轴晶 的这种缘于液体内部自由生长的内生机制，改变了平面晶、树枝晶、柱状晶等不规则晶体缘 于铸造型腔的型壁生核、自外向液体内部单向延伸的生长方式，因此避免或减轻了合金的 成分偏析、结晶粗大单向、宏观性能不均匀的缺陷，从而有效避免或减轻了合金的一些常见 缺陷，如针孔、气孔、缩孔、缩松、偏析、粗大固溶体、高硬度化合物、裂纹等。
[0051] 由于(Τ+ΘΗ)组合相与各级Al-Cu二元弥散相Θ'、Θ〃、6ΡΙ区依次分别具有次微米级、 亚纳米级和纳米级的晶格畸变作用，只要如本发明技术方案把基体中（Τ+ΘΗ)组合相的数量 和分布密度提高，就能实现与Al-Cu二元弥散相在大小、数量和分布状态方面搭配相对均 匀、结构紧凑，则其相互之间就会产生最强晶格畸变应力场(最大点阵失配度），同时又与基 体整体完全共格或半共格，因此在整个晶粒三维空间中形成了一个立体弹塑性网阵，在整 个晶粒内部产生了类似"钢筋混凝土"对建筑物结构增强作用的层级式强化结构（以下简称 "类砼强化结构"），大大改善了合金的力学性能;这种在晶粒尺度范围内均匀分布的超弹塑 性张力结构具有能够有效调动尽可能多的质点共同参与抵抗、分摊和吸收外部冲击动量 (动静载荷)的能力，从而微观上具有强大的抗疲劳特性，在宏观上具有高强、高韧、高硬"三 高统一"的特征，这种"类砼强化结构"与钢铁材料类的球墨铸铁中只有球状石墨与铁基体 两种平行结构、且晶粒度须从15~500μπι之间变化以获得强硬度与韧性不可共同提高(一方 的提高以降低另一方为前提)的基体特性相比较，显然具有更高的工程应用价值。
[0052]根据路易斯酸碱理论，铝熔体是一个富电子高温体系，即属于强的路易斯碱，当过 量的铜锰加入以后，由于铜锰的电负性较强，吸聚了较多的电子云，使形成的合金熔体的碱 性降低，表面张力增加，不利于临界晶核的产生;加入富电子物质后，平衡了铜锰的酸性效 应，原始晶核面临的界面张力降低，因而促进了（Τ+ΘΗ)组合相的主干T相的原始晶核成长为 临界晶核，从而决定了（Τ+ΘΗ)组合相在合金中数量和分布密度显著提高。
【具体实施方式】
[0053]本发明【具体实施方式】包括2个部分，第一部分为提示和说明，第二部分为具体实施 例。
[0054]第一部分:提示和说明
[0055] 1)在前述路易斯酸碱对、元素比例范围内，选定一组物质组合，确定重量比，根据 需要配制的合金总量，推算出所需的每种物料的重量；
[0056] (2)往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热并在700°C以上保温；
[0057] (3)加入锰Μη、镉Cd、铜Cu，钒V搅拌，加入选定的路易斯酸碱对，或者加入选定的路 易斯酸碱对组合，搅拌均匀；
[0058] (4)然后对上述合金熔体进行炉内精炼；
[0059] (5)精炼后除渣、静置、取样分析合金化学成分，根据分析结果调整化学成分至规 定的偏差范围内；调温至650 °C以上，合金液出炉，在线除气、除渣；
[0060] (6)半连续垂直水凝铸造。
[00611 (7)铸造成铝合金圆棒。
[0062] (8)错合金圆棒均质，
[0063] (9)将铝合金圆棒进行升温，模具净预热后放入挤压筒内，按照工艺所需的挤压速 度进行对圆棒进行挤压。
[0064] (10)在线挤压的铝合金导轨从模具中挤压成型后，进行机上淬火。
[0065] (11)将铝合金导轨进行矫直。
[0066] (12)外观质量检测:铝合金导轨在进行外观质量检验之前，清理毛刺。
[0067] (13)内部质量检测；
[0068] (14)固溶处理:将铸件完成粗加工和内外质量检测的导轨送入固溶炉，进行560°C 以下固溶处理，保温完成后立刻淬火，使用水冷；
[0069] (15)时效强化:将完成固溶处理的导轨送入时效炉进行时效强化处理，在230°C以 下时效强化，保温后，出炉自然冷却；
[0070] (16)表面处理。
[0071] (17)实用性能验证。通过机械加工、表面处理和装配后，进行模拟使用工况的实用 性能检测试验，包括选择疲劳试验、磨损试验、逆向超载试验或超压试验。
[0072]第二部分:具体实施例 [0073] 实施例1
[0074] 一种替代QT400的铝合金起重导轨系统及其挤压成型方法 [0075] 1、制品参数：
[0077] 2、生产流程:铸锭均质-挤压-机上淬火-矫直-热处理-表面处理；
[0078] 3、合金配方重量百分比（％ )
[0080] 4、铸锭均质：均匀化退火：彡440°C，保温彡lh，冷却方式为出炉强迫风冷或喷
[0081] 水急冷；
[0082] 5、挤压:挤压铸锭温度：多400°C，挤压速度(金属的流出速度)为20-50米/分；
[0083] 6、机上淬火:冷却速度彡40 °C/分；
[0084] 7、矫直:温度彡50Γ;
[0085] 8、热处理:T8(固溶变形加人工时效）；
[0086] 9、表面处理：阳极氧化；
[0087] 10、制品微观结构指标:金相组织为等轴晶，平均晶粒度30~40μπι，晶粒内（Τ+ΘΗ) [0088] 组合相数量1~2个/[μπι]2;
[0089] 11、机械性能
[0090]
[0091] 实施例2
[0092] 一种替代QT400的铝合金起重导轨系统及其挤压成型方法 [0093] 1、制品参数：
[0095] 2、生产流程:铸锭均质-挤压-机上淬火-矫直-热处理-表面处理；
[0096] 3、合金配方重量百分比（％ )
[0097]
[0098] 4、铸锭均质：均匀化退火：彡440°C，保温彡lh，冷却方式为出炉强迫风冷或喷水急 冷；
[0099] 5、挤压:挤压铸锭温度：多400°C，挤压速度(金属的流出速度)为20-50米/分；
[0100] 6、机上淬火:冷却速度彡40 °C/分；
[0101] 7、矫直:温度彡50°C;
[0102] 8、热处理:T8(固溶变形加人工时效）；
[0103] 9、表面处理：阳极氧化；
[0104] 10、制品微观结构指标:金相组织为等轴晶，平均晶粒度50~60μπι，晶粒内（Τ+ΘΗ) 组合相数量1~2个/[μπι]2;
[0105] 11、机械性能
[0106]
[0107] 实施例3
[0108] 一种替代QT400的铝合金起重导轨系统及其挤压成型方法
[0109] 1、制品参数：
[0110]
[0111] 2、生产流程:铸锭均质4挤压4机上淬火4矫直4热处理4表面处理；
[0112] 3、合金配方重量百分比（％ )
[0113]
[0114] 4、铸锭均质：均匀化退火：多440°C，保温》lh，冷却方式为出炉强迫风冷或喷水急 冷；
[0115] 5、挤压:挤压铸锭温度：多400°C，挤压速度(金属的流出速度)为20-50米/分；
[0116] 6、机上淬火:冷却速度彡40 °C/分；
[0117] 7、矫直:温度彡50°C;
[0118] 8、热处理:T8(固溶变形加人工时效）；
[0119] 9、表面处理：阳极氧化；
[0120] 10、制品微观结构指标:金相组织为等轴晶，平均晶粒度30~40μπι，晶粒内（Τ+ΘΗ) 组合相数量1~2个/[μπι]2;
[0121] 11、机械性能
[0122]
【主权项】
1. 一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在于:主成分含量按重量百分比 计：钒￥:0.03%~0.08%，锰血：彡2%，镉〇(1:0.05%~0.5%，铜0.5%彡(：11彡3%且〇1彡 1.5Mn;路易斯酸碱对总量7.0 %~9.0 %，合金平均晶粒度< 120微米，余量为铝A1。2. 根据权利要求1所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在于:合 金晶粒为等轴晶。3. 根据权利要求1所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在于:合 金晶粒内亚纳米(Τ+ΘΗ)组合相数量达到多1个/平方微米。4. 根据权利要求1所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在于:所 述路易斯酸碱对为金属与配体结合而成的正负离子体、金属的氮化物、主族类元素中的一 种，或者一种以上混合。5. 根据权利要求4所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在于:所 述的金属与配体结合而成的正负离子体:包括六硫氰合锰负离子体[Mn(SCN) 6]4'二乙二胺 合二氯合钴正离子体[CoCl2(en)2]2+。6. 根据权利要求4所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在于:所 述的氮化物，包括氮化钨WN2。7. 根据权利要求1-6之一所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料，其特征在 于:所述路易斯酸碱对，按元素添加量占 A1基体重量百分比，范围为:7.0%<Si<9.0%，Ce <0.1%，C<0.1%，WN2<0.03%，[CoCl2(en)2]2+<0.05%〇8. 如权利要求7所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料的制备方法，其特征 在于:包含以下步骤： (1) 在前述路易斯酸碱对、元素比例范围内，选定一组物质组合，确定重量比，根据需要 配制的合金总量，推算出所需的每种物料的重量； (2) 往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热并在700 °C以上保温； (3) 加入猛Μη、镉Cd、铜Cu，钒V搅拌，加入选定的路易斯酸碱对，或者加入选定的路易斯 酸碱对组合，搅拌均匀； (4) 然后对上述合金熔体进行炉内精炼； (5) 精炼后除渣、静置、取样分析合金化学成分，根据分析结果调整化学成分至规定的 偏差范围内；调温至650 °C以上，合金液出炉，在线除气、除渣； (6) 半连续垂直水凝铸造； (7) 铸造成铝合金圆棒； (8) 铝合金圆棒均质。9. 根据权利要求8所述的一种替代QT400起重导轨系统的铝合金材料的制备方法，其特 征在于:所述铝合金圆棒均质后进行挤压成型，步骤如下： ① 错合金圆棒均质， ② 将铝合金圆棒进行升温，模具净预热后放入挤压筒内，按照工艺所需的挤压速度进 行对圆棒进行挤压； ③ 在线挤压的铝合金导轨从模具中挤压成型后，进行机上淬火； ④ 将铝合金导轨进行矫直； ⑤ 外观质量检测:铝合金导轨在进行外观质量检验之前，清理毛刺； ⑥ 内部质量检测； ⑦ 固溶处理:将铸件完成粗加工和内外质量检测的导轨送入固溶炉，进行560Γ以下固 溶处理，保温完成后立刻淬火，使用水冷或油冷； ⑧ 时效强化:将完成固溶处理的导轨送入时效炉进行时效强化处理，在230°C以下时效 强化，保温后，出炉自然冷却； ⑨ 表面处理； ⑩ 实用性能验证。
【文档编号】C22C21/00GK105970029SQ201610494665
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】陈凯, 余晟, 李祥, 胥光酉, 毛春荣
【申请人】贵州华科铝材料工程技术研究有限公司