一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法与流程

1.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技术领域的一种免固溶处理的高强铝合金的制备方法。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。


技术实现要素：

5.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。
6.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；其制备方法包括以下步骤：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；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；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.作为本技术的进一步改进，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.作为本技术的进一步改进，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.作为本技术的更进一步改进，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.作为本技术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.作为本技术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.作为本技术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.作为本技术的再一种改进，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.作为本技术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.作为本技术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。
附图说明
18.图1为本技术第一种实施方式的主要的成分图；图2为本技术第二种实施方式的前视立体机构图；图3为本技术第二和三种实施方式的后视立体机构图；图4为本技术第二种实施方式水蒸气风冷却的演示图；图5为本技术第二种实施方式淋水冷却的演示图；图6为本技术第二种实施方式放置平台的俯视立体结构图；图7为本技术第二种实施方式放置平台的仰视立体结构图；图8为本技术第二种实施方式的侧视剖面图；图9为本技术第二种实施方式的前视剖视图；图10为本技术第二种实施方式滴淋管道的仰视图；图11为本技术第三种实施方式升降盘的立体结构图；图12为本技术第三种实施方式吸罩盘的立体结构图；图13为本技术第三种实施方式升降托架的立体结构图。
19.图中标号说明：1、炉体；2、放置平台；201、冷却支架；202、升降管；203、升降盘；204、吸罩盘；205、吸罩漏斗；206、导流槽；207、接水槽；3、冷却水槽；301、螺旋推送叶轮；4、冷气进孔；401、堵塞柱；5、排风管道；6、横向分流槽；601、出水缺口；7、滴淋管道；701、插接槽；8、滑动轨道；801、升降托架；802、吸罩托架；803、托架凸齿；804、盘凸齿；9、提升油缸；901、提升托架。
具体实施方式
20.下面结合附图对本技术的三种实施方式作详细说明。
21.第一种实施方式：图1示出，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；其制备方法包括以下步骤：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；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；
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。
22.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，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。
23.第二种实施方式：图2-10示出，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，放置平台2的中部固定连接有冷却支架201，冷却支架201的中部插设有升降管202，且升降管202的底部活动贯穿放置平台2，升降管202的底端固定连接有升降盘203，放置平台2的中部固定连接有冷气进孔4，吸罩盘204的上表面固定连接有堵塞柱401，堵塞柱401活动贯穿升降盘203并与冷气进孔4插接，炉体1的顶部两端均固定连接有排风管道5，受热的堵塞柱401跟随吸罩盘204的下坠，脱离冷气进孔4沉入冷却水槽3内，产生大量水蒸气，外界空气裹挟水蒸气从冷气进孔4吸入炉体1内，对炉体1内部铝合金进行风冷却；在炉体1内铝合金冷却的第一阶段时，如图4所示，升降盘203和吸罩盘204落入冷却水槽3内，堵塞柱401脱离冷气进孔4，带有高温的堵塞柱401沉入冷却水槽3中产生大量水汽，与此同时排风管道5带动炉体1内部热空气排出，产生负压将外部空气从冷气进孔4稀土；炉体1吸入的冷空气裹挟水蒸气进入炉体1，对铝合金进行风冷却。
24.冷却支架201的两侧均开设有导流槽206，冷却支架201的顶部开设有接水槽207，导流槽206与冷气进孔4竖直对应，升降盘203的底部设有吸罩盘204，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，冷却水槽3的底部固定连接有螺旋推送叶轮301，螺旋推送叶轮301与吸罩漏斗205竖直对应，利用螺旋推送叶轮301将水送入吸罩漏斗205，并进入升降管202内，升降管202的顶端固定连接有横向分流槽6，横向分流槽6的宽度小于接水槽207，横向分流槽6的两侧均开设有出水缺口601，升降管202下降到冷却支架201高度时，水从出水缺口601溢出并由接水槽207接收，便于冷却水在冷却支架201上流动；在炉体1内铝合金冷却的第二阶段，如图4所示，升降管202处下降状态，升降管202顶部的横向分流槽6处在接水槽207顶部，从升降管202上升的水进入横向分流槽6，后续水再从出水缺口601向外溢出，溢出的水落到接水槽207内，后续水通过导流槽206在冷却支架201上流动，水在对冷却支架201进行冷却的同时，冷却支架201自身的热量将流动的水进行加热，产生大量水汽，水汽辅助从冷气进孔4进入的冷风进一步对铝合金进行冷却。
25.图5示出，炉体1顶部的滴淋管道7，滴淋管道7的中部固定连接有插接槽701，如图10所示，升降管202和横向分流槽6均与插接槽701插接对应，在升降管202上升到滴淋管道7高度时，通过升降管202和横向分流槽6均与插接槽701插接的方式让冷却水进入滴淋管道7，便于冷却水通过滴淋管道7对铝合金淋水冷却；在炉体1内铝合金冷却的最后阶段，如图5所示，升降管202上升到最大高度，与插接槽701插接的方式实现升降管202连通滴淋管道7，进入滴淋管道7的冷却水均匀从炉体1顶部滴落对铝合金淋水冷却。
26.第三种实施方式：图3、图11、图12和图13示出，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，升降托架801与升降盘203对应，吸罩托架802与吸罩盘204对应，利用升降托架801和吸罩托架802分别对升降盘203和吸罩盘204的下降进行区分限制，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，升降盘203和吸罩盘204的两侧均固定连接有盘凸齿804，托架凸齿803与盘凸齿804竖直接触对应，通过托架凸齿803托住盘凸齿804实现升降盘203和吸罩盘204的托举限制，错开托架凸齿803与盘凸齿804，实现升降盘203和吸罩盘204下坠，冷却水槽3的后端顶部固定连接有提升油缸9，提升油缸9的输出端固定连接有提升托架901，提升托架901与吸罩盘204的底端面接触连接，利用提升油缸9带动提升托架901上升对吸罩盘204托举，实现升降盘203和吸罩盘204从冷却水槽3内升起；在对铝合金进行退火冷却时，拉动升降托架801和吸罩托架802，错开托架凸齿803与盘凸齿804，升降盘203和吸罩盘204下降落进冷却水槽3内，在提升油缸9带动提升托架901上升时，托举吸罩盘204底部，连带着将升降盘203一起从冷却水槽3内托起，如果单独复原提升托架901对升降盘203承托，不影响吸罩盘204沉入冷却水槽3。
27.结合当前实际需求，本技术采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本技术构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

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；其制备方法包括以下步骤：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；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；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。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。有效提高了铝合金质量。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：玉环凯凌机械集团股份有限公司
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/9/14