一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法

本发明涉及的一种铝合金的制备方法，特别是涉及应用于铝合金制备的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法。

背景技术：

1、铝合金是一种典型的轻金属材料，因其密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点，在船用行业、化工行业、航空航天、金属包装、交通运输等领域广泛使用。

2、铝合金作为一种轻质结构材料，一般都需要经过固溶和时效处理，才能获得高的强度，但是，固溶处理要求快速冷却（淬火），这将导致复杂结构的铝合金件发生严重的变形而报废。为了解决生产铝合金大型薄壁结构件固溶处理导致变形严重、不做固溶处理强度过低不能满足使用要求的问题，提出本发明。

3、中国发明专利cn207362289u说明书公开了《一种铝合金退火冷却炉》，该专利包括炉体、炉门、风冷装置、水雾冷装置、送风装置及排风口。所述炉体具有炉腔，所述炉腔的腔口位于所述炉体的侧壁上，所述炉门上下滑动地连接于所述炉体的侧壁以选择性地开闭所述腔口，所述风冷装置分别安装在所述炉体相对的两侧壁上，所述水雾冷装置安装在所述炉体顶部且与所述炉腔连通，铝合金退火冷却炉增加了送风装置，风冷装置与水雾冷装置之间工作模式可灵活切换，故工作效率更高，冷却快速及均匀，由于风冷装置与水雾冷装置之间只是进行简单切换，并不能根据退火冷却步骤对铝合金进行阶段性的冷却，当铸锭的冷却速度较慢时，铸锭组织中会析出粗大、针状的析出物，不利于铝合金的后续加工，冷却速度过快时，会产生淬火效应，不能制得高质量的铝合金材料。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是铝合金固溶处理将导致复杂结构的铝合金件发生严重的变形而报废。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，包括一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，铝合金的成分为：硅8.0-11%，锌4.0-6.0%，镁0.6-2.0%，锰0.15-0.40%，稀土0.01-0.3%，矾0.01-0.03%，镓0.01-0.02%；钛0.05-0.15%，锑0.05-0.10%；锶0.0002-0.005%，杂质铁≤0.15%，余量为铝；

3、其制备方法包括以下步骤：

4、s1：将铝合金原料放入真空熔炼炉内，炉内抽真空至1-0.1pa，加热到650-750℃，然后冷却到室温，制成铝合金；

5、s2：将s1中制备的铝合金制成型材，将铝合金型材放入退火炉进行退火处理，缓慢加热至150-175℃，保温8-12h；

6、s3：在退火处理时，缓慢加热至150-175℃，保温8-12h后保温结束后，操作阶梯冷却结构对铝型材进行三次阶段的冷却处理，将铝型材冷却至常温得到免固溶处理的高强铝合金型材。

7、在上述免固溶处理的高强铝合金的制备方法中，不需要做固溶处理和时效处理强化，只需做铝合金退火处理，降低铝合金制备工序，有效提高铝合金力学性能高。

8、作为本申请的进一步改进，铝合金原料由纯铝锭、合金锭和变质剂组成；合金锭包括铝硅合金锭、锌铝合金、铝锑合金锭、铝镁合金锭、铝铜合金锭、铝矾合金锭；变质剂包括铝稀土合金、铝锶合金、铝锑合金。

9、作为本申请的进一步改进，s3中阶梯冷却结构三次冷却区间为：一阶段175℃-140℃、二阶段140℃-80℃、三阶段80℃-常温。

10、作为本申请的更进一步改进，阶梯冷却结构包括安装在退火炉的炉体内部的放置平台和炉体底部的冷却水槽，放置平台的中部固定连接有冷却支架，冷却支架的中部插设有升降管，且升降管的底部活动贯穿放置平台，升降管的底端固定连接有升降盘，升降盘的底部设有吸罩盘，吸罩盘的中部固定连接有多个吸罩漏斗，且多个吸罩漏斗与升降管插接对应，冷却水槽的底部固定连接有螺旋推送叶轮，螺旋推送叶轮与吸罩漏斗竖直对应，利用螺旋推送叶轮将水送入吸罩漏斗，并进入升降管内，根据升降管的高度调节状态实现对放置平台上铝合金进行水冷却。

11、作为本申请的更进一步改进的补充，放置平台的中部固定连接有冷气进孔，吸罩盘的上表面固定连接有堵塞柱，堵塞柱活动贯穿升降盘并与冷气进孔插接，冷却支架的两侧均开设有导流槽，所述冷却支架的顶部开设有接水槽，导流槽与冷气进孔竖直对应，炉体的顶部两端均固定连接有排风管道，受热的堵塞柱跟随吸罩盘的下坠，脱离冷气进孔沉入冷却水槽内，产生大量水蒸气，外界空气裹挟水蒸气从冷气进孔吸入炉体内，对炉体内部铝合金进行风冷却，水在冷却支架上的导流槽和接水槽流动时，冷却支架的热量使得流动的水大量蒸发，进一步产生水汽，有效提高水汽与空气对铝合金的冷却效果。

12、作为本申请的更进一步改进的补充，升降管的顶端固定连接有横向分流槽，横向分流槽的宽度小于接水槽，横向分流槽的两侧均开设有出水缺口，升降管下降到冷却支架高度时，横向分流槽处在接水槽顶部，水从出水缺口溢出并由接水槽接收，便于冷却水在冷却支架上流动。

13、作为本申请的更进一步改进的补充，炉体顶部的滴淋管道，滴淋管道的中部固定连接有插接槽，升降管和横向分流槽均与插接槽插接对应，在升降管上升到滴淋管道高度时，通过升降管和横向分流槽均与插接槽插接的方式让冷却水进入滴淋管道，便于冷却水通过滴淋管道对铝合金淋水冷却。

14、作为本申请的再一种改进，放置平台的底部两侧均固定连接有滑动轨道，且滑动轨道的内侧顶部和底部分别滑动连接有升降托架和吸罩托架，升降托架与升降盘对应，吸罩托架与吸罩盘对应，利用升降托架和吸罩托架分别对升降盘和吸罩盘的下降进行区分限制。

15、作为本申请的再一种改进的补充，升降托架和吸罩托架的内侧均固定连接有托架凸齿，升降盘和吸罩盘的两侧均固定连接有盘凸齿，托架凸齿与盘凸齿竖直接触对应，通过托架凸齿托住盘凸齿实现升降盘和吸罩盘的托举限制，错开托架凸齿与盘凸齿，实现升降盘和吸罩盘下坠。

16、作为本申请的再一种改进的补充，冷却水槽的后端顶部固定连接有提升油缸，提升油缸的输出端固定连接有提升托架，提升托架与吸罩盘的底端面接触连接，利用提升油缸带动提升托架上升对吸罩盘托举，实现升降盘和吸罩盘从冷却水槽内升起。

17、综上，本方案的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，铝合金制备方便，不需专用精炼剂，按照常规铝合金的熔炼方法熔炼即可，不需要进行传统的铝合金固溶处理，只单独进行一次铝合金退火处理，制备工序得到缩减，并且制得的铝合金拥有高力学性能，同时本方案将退火工艺冷却进行阶段区分，有效提高铝合金的退火冷却效率，并减少了铝合金材料的粗晶层厚度，有效提高了铝合金质量。

技术特征：

1.一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述铝合金的成分为：硅8-11%，锌4.0-6.0%，镁0.6-2.0%，锰0.15-0.40%，稀土0.01-0.3%，矾0.01-0.03%，镓0.01-0.02%；钛0.05-0.15%，锑0.05-0.10%；锶0.0002-0.005%，杂质铁≤0.15%，余量为铝；

2.根据权利要求1所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述铝合金原料由纯铝锭、合金锭和变质剂组成；所述合金锭包括铝硅合金锭、锌铝合金、铝锑合金锭、铝镁合金锭、铝铜合金锭、铝矾合金锭；所述变质剂包括铝稀土合金、铝锶合金、铝锑合金。

3.根据权利要求1所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述s3中阶梯冷却结构三次冷却区间为：一阶段175℃-140℃、二阶段140℃-80℃、三阶段80℃-常温。

4.根据权利要求1所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述阶梯冷却结构包括安装在退火炉的炉体（1）内部的放置平台（2）和炉体（1）底部的冷却水槽（3），所述放置平台（2）的中部固定连接有冷却支架（201），所述冷却支架（201）的中部插设有多个升降管（202），且升降管（202）的底部活动贯穿放置平台（2），所述升降管（202）的底端固定连接有升降盘（203），所述升降盘（203）的底部设有吸罩盘（204），所述吸罩盘（204）的中部固定连接有多个吸罩漏斗（205），且多个吸罩漏斗（205）与升降管（202）插接对应，所述冷却水槽（3）的底部固定连接有螺旋推送叶轮（301），所述螺旋推送叶轮（301）与吸罩漏斗（205）竖直对应。

5.根据权利要求4所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述放置平台（2）的中部固定连接有冷气进孔（4），所述吸罩盘（204）的上表面固定连接有堵塞柱（401），所述堵塞柱（401）活动贯穿升降盘（203）并与冷气进孔（4）插接，所述冷却支架（201）的两侧均开设有导流槽（206），所述冷却支架（201）的顶部开设有接水槽（207），所述导流槽（206）与冷气进孔（4）竖直对应，所述炉体（1）的顶部两端均固定连接有排风管道（5）。

6.根据权利要求5所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述升降管（202）的顶端固定连接有横向分流槽（6），所述横向分流槽（6）的宽度小于接水槽（207），所述横向分流槽（6）的两侧均开设有出水缺口（601）。

7.根据权利要求6所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述炉体（1）顶部的滴淋管道（7），所述滴淋管道（7）的中部固定连接有插接槽（701），所述升降管（202）和横向分流槽（6）均与插接槽（701）插接对应。

8.根据权利要求4所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述放置平台（2）的底部两侧均固定连接有滑动轨道（8），且滑动轨道（8）的内侧顶部和底部分别滑动连接有升降托架（801）和吸罩托架（802），所述升降托架（801）与升降盘（203）对应，所述吸罩托架（802）与吸罩盘（204）对应。

9.根据权利要求8所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述升降托架（801）和吸罩托架（802）的内侧均固定连接有托架凸齿（803），所述升降盘（203）和吸罩盘（204）的两侧均固定连接有盘凸齿（804），所述托架凸齿（803）与盘凸齿（804）竖直接触对应。

10.根据权利要求4所述的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述冷却水槽（3）的后端顶部固定连接有提升油缸（9），所述提升油缸（9）的输出端固定连接有提升托架（901），所述提升托架（901）与吸罩盘（204）的底端面接触连接。

技术总结
本发明涉及一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法，属于铝合金制备技术领域，本铝合金制备方法相对于现有铝合金制备方法，铝合金制备方便，不需专用精炼剂，按照常规铝合金的熔炼方法熔炼即可，不需要进行传统的铝合金固溶处理，只单独进行一次铝合金退火处理，制备工序得到缩减，并且制得的铝合金拥有高力学性能，同时本方案将退火工艺冷却进行阶段区分，有效提高铝合金的退火冷却效率，并减少了铝合金材料的粗晶层厚度，有效提高了铝合金质量。

技术研发人员：欧黎明,邢书明,董潇琦,姜加兴,卢恒屹
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15