一种Al-Mg-Si合金及其特殊强化方法与流程

一种al
‑
mg
‑
si合金及其特殊强化方法
技术领域
1.本发明涉及合金处理技术领域，具体来说，涉及一种al
‑
mg
‑
si合金特殊强化方法，尤其还涉及一种al
‑
mg
‑
si合金的制备装置。


背景技术：

2.al
‑
mg
‑
si合金是最普通的挤压铝型材，广泛应用于挤制各种建筑型材和工业型材。此类挤压铝型材通常采用“熔铸
‑
热挤压
‑
在线淬火
‑
人工时效”生产工艺，通过人工时效，使al
‑
mg
‑
si合金中的mg2si强化相均匀弥散析出，从而使得al
‑
mg
‑
si合金挤压型材的强度提高。而通常的人工时效一般采用低温锻造的工艺，生产效率较低；而且，普通的6063、6061等系铝合金虽然有很好的挤压性能，但是抗拉性能较低，且延展性受限，工业实用性较低；现有的al
‑
mg
‑
si合金在处理过程中在进行淬火处理时，淬火冷却水的稳定并不便于工作人员进行掌控，合金冷却淬火的水温需要保持在特定数值之间，过高的淬火水温或过低的淬火水位在和合金进行淬火时都会或多或少的影响合金的性能。
3.为此，提出一种al
‑
mg
‑
si合金及其特殊强化方法。


技术实现要素：

4.本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种al
‑
mg
‑
si合金及其特殊强化方法，使得al
‑
mg
‑
si合金抗拉强度大大提高，且抗挤压性能也可以得到更好的提高，适合多种工业领域的应用，同时在本发明中通过承载结构和冷却结构解决al
‑
mg
‑
si合金淬火时水温过高或过低的技术问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种al
‑
mg
‑
si合金，al
‑
mg
‑
si合金原料重量百分比组成为：si：0.2~1.5wt%、cu：0.1~0.25wt%、mg：0.25~0.6wt%、mn：2~2.5wt%、钨钛钴类合金0.5~1.1wt%、fe：0.02~0.08wt%，余量为ai和不可避免的杂质；杂质总量不低于0.17~0.2wt%。
6.本发明还提供了一种al
‑
mg
‑
si合金的特殊强化方法，包括以下步骤：s1、熔炼：将si：0.2~1.5wt%、cu：0.1~0.25wt%、mg：0.25~0.6wt%、mn：2~2.5wt%、钨钛钴类合金0.5~1.1wt%、fe：0.02~0.08wt%放入熔炼坩埚内进行熔炼，坩埚先加热至800
‑
1100℃，持续反应60
‑
80min，60
‑
80min后加热至1300
‑
1500℃，保持反应3
‑
7min，熔炼结束后形成al
‑
mg
‑
si混合合金；s2、铸造：将al
‑
mg
‑
si混合合金进行铸锭，将al
‑
mg
‑
si混合合金混合液输送入铸造模具内，铸造时间为60
‑
90min，铸造完成后进行淬火冷却，冷却水温度为10
‑
35℃，冷却时间为每60s重新将al
‑
mg
‑
si混合合金插入冷却水中，重复5
‑
8次，将al
‑
mg
‑
si混合合金冷却至室温。
7.s3、精炼加工：将铸造完成后的al
‑
mg
‑
si混合合金进行预加热，加热温度为720
‑
750℃，反应30
‑
45min，反应30
‑
45min后在al
‑
mg
‑
si混合合金中加入玻璃钢纤维10~12wt%，进行混合铸造，混合铸造完成后，再次对al
‑
mg
‑
si混合合金进行加热，重复预加热程序，重复预加热完成后进行二次混合铸造，二次混合铸造中再次加入钨钛钴类合金1~3wt%和钒0.2~1.1wt%，形成强化后的al
‑
mg
‑
si合金；s4、均质处理：对强化后的al
‑
mg
‑
si合金进行均质处理，均质处理的加热温度为600
‑
750℃，加热时间为60
‑
90min，加热到60
‑
90min后，将温度降低到300
‑
500℃，保温10min；s5、挤压锻造成型：将均质处理完成后的al
‑
mg
‑
si合金进行连续淬火处理，淬火水流温度为25
‑
35℃，将均质处理后的al
‑
mg
‑
si合金冷却淬火至常温，冷却淬火至常温后进行挤压锻造处理，使al
‑
mg
‑
si合金缩小外径挤压成型。
8.作为优选，所述s2中铸造使用的设备为5吨式小型液压铸造机，连铸速度为190～210mm/min。
9.基于上述工艺，本发明还提供了一种al
‑
mg
‑
si合金的制备装置，包括承载结构、冷却结构和限位结构；其中，所述冷却结构和限位结构均安装在所述承载结构上；其中，承载结构用于对冷却水的承载，用于对al
‑
mg
‑
si合金进行冷却淬火处理；其中，冷却结构用于保持淬火用冷却水的温度，使得冷却水避免在al
‑
mg
‑
si合金淬火过程中持续升高；其中，所述限位结构用于对al
‑
mg
‑
si合金进行夹持固定，并辅助工作人员将al
‑
mg
‑
si合金放置到承载结构中进行冷却淬火处理；所述承载结构包括外承载箱、内承载箱、环形管、温度传感器、承载盒、第一管体和水泵，所述内承载箱安装在所述外承载箱的内部，所述环形管安装在所述内承载箱的外部，所述温度传感器安装于所述内承载箱的内部，所述承载盒设置于所述外承载箱的一侧，所述第一管体连通于所述环形管的进水口，所述水泵安装于所述承载盒的内部，所述第一管体远离所述环形管的一端连通于所述水泵的出水口，所述外承载箱上安装有第三盖板；所述冷却结构包括液氮承载箱、回水桶、第一盖板、第二盖板、第二管体和第三管体，所述液氮承载箱安装于所述承载盒的内部，所述回水桶设置于所述承载盒的一侧，所述第二管体连通于所述环形管的出水口，所述第二管体远离所述环形管的一端分别贯穿所述承载盒和所述液氮承载箱的外壁且连通于所述回水桶的内部，所述第三管体连通于所述水泵的进水口，所述第三管体远离所述水泵的一端分别贯穿所述回水桶和所述承载盒的外壁且连通于所述回水桶的内部，所述第二盖板活动连接于所述液氮承载箱上；所述限位结构包括l形限位板、第一固定板、滑槽、滑块、箱体、转动杆、第一锥齿轮、双向螺杆、第二锥齿轮、限位槽和多个第二固定板，所述l形限位板固定安装于所述第三盖板上，所述第一固定板固定安装于所述l形限位板的外部，所述滑槽开设与所述第一固定板的内部，所述滑块活动连接于所述滑槽的内部，所述箱体固定安装于所述滑块的外部，所述转动杆活动连接于所述箱体的内部，所述双向螺杆活动连接于所述箱体的内部，所述第一锥齿轮固定安装于所述转动杆的外部，所述第二锥齿轮固定安装于所述双向螺杆的外部，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮之间为啮合连接，所述限位槽开设与所述箱体的内部，所述多个第二固定板活动连接于所述双向螺杆的外部，所述外承载箱的外部安装有计
时器。
10.作为优选，所述液氮承载箱与所述第二盖板之间为通过销轴铰接。
11.作为优选，所述第二固定板为凸状限位板，所述第二固定板的凸起部与所述双向螺杆之间为螺纹连接，所述第二固定板的凸起部滑动连接于所述限位槽的内部。
12.作为优选，所述外承载箱和所述回水桶的底部均连通有出水阀。
13.作为优选，所述滑槽的内壁设置为粗糙面。
14.作为优选，所述滑块与所述滑槽之间为滑动连接。
15.作为优选，所述转动杆与所述箱体之间为通过轴承转动连接。
16.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：1、本发明中，通过将多种合金原料混合形成新的al
‑
mg
‑
si合金，在al
‑
mg
‑
si合金中加入钨钛钴类合金并在铸造过程中进行定时冷却淬火，加强al
‑
mg
‑
si合金的性能，同时通过精炼加工，将al
‑
mg
‑
si合金中再次加入钨钛钴类合金和钒进行二次铸造，再次加强钨钛钴类合金的抗拉性能和坑挤压性能，有较好的延展性，适应更多的工业领域使用；2、本发明中，工作人员在对合金进行淬火时，工作人员可以通过旋转转动杆通过转动杆带动第一锥齿轮进行旋转，第一转齿轮的旋转会带动第二锥齿轮和双向螺杆进行转动，双向螺杆的转动带动第二固定板对合金进行夹持，同时通过限位槽将合金推入内承载箱的内部进行淬火处理，便于工作人员对合金淬火时的夹持，便于工作人员的使用；3、本发明中，在合金进行淬火的过程中，通过温度传感器对淬火时的水温进行实时监控，当水温过高时，通过启动水泵将回水桶内部的水流抽入环形管的内部，通过环形管对水流的循环，从而对内承载箱内部的水流进行冷却处理，同时在水流进行循环的过程中，通过液氮承载箱内部的液氮对循环的水流进行二次冷却，加强内承载箱内部水流的冷却速度，提高合金的淬火效率。
17.附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是根据本发明实施例的al
‑
mg
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si合金强化方法的流程示意图；图2是根据本发明实施例的al
‑
mg
‑
si合金制备装置的一种视角结构示意图；图3是根据本发明实施例的al
‑
mg
‑
si合金制备装置的另一种视角结构示意图之一；图4是根据本发明实施例的al
‑
mg
‑
si合金制备装置的另一种视角结构示意图之二；图5；是根据本发明实施例的al
‑
mg
‑
si合金制备装置的另一种视角结构示意图之三；图6是根据本发明实施例的al
‑
mg
‑
si合金制备装置中液氮承载箱的结构示意图；图7是根据本发明实施例的al
‑
mg
‑
si合金制备装置图3中的a区放大结构示意图；
图8是根据本发明实施例的al
‑
mg
‑
si合金制备装置中箱体的剖视结构示意图。
20.图中：10、外承载箱；11、内承载箱；12、环形管；13、温度传感器；14、承载盒；15、第一管体；16、水泵；20、液氮承载箱；21、回水桶；22、第一盖板；23、第二盖板；24、第二管体；25、第三管体；30、l形限位板；31、第一固定板；32、滑槽；33、滑块；34、箱体；35、转动杆；36、第一锥齿轮；37、双向螺杆；38、第二锥齿轮；39、限位槽；301、第二固定板；40、第三盖板；41、出水阀；50、计时器。
具体实施方式
21.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
23.实施例1如图1
‑
图2所示，根据本发明实施例的一种al
‑
mg
‑
si合金，al
‑
mg
‑
si合金原料重量百分比组成为：si：0.2wt%、cu：0.1wt%、mg：0.25wt%、mn：2wt%、钨钛钴类合金0.5wt%、fe：0.02wt%，余量为ai和不可避免的杂质；杂质总量不低于0.17wt%。
24.实施例2如图1
‑
图2所示，根据本发明实施例的一种al
‑
mg
‑
si合金，al
‑
mg
‑
si合金原料重量百分比组成为：si：1wt%、cu：0.15wt%、mg：0.35wt%、mn：2.3wt%、钨钛钴类合金0.8wt%、fe：0.05wt%，余量为ai和不可避免的杂质；杂质总量不低于0.18wt%。
25.实施例3如图1
‑
图2所示，根据本发明实施例的一种al
‑
mg
‑
si合金，al
‑
mg
‑
si合金原料重量百分比组成为：si：1.5wt%、cu：0.25wt%、mg：0.6wt%、mn：2.5wt%、钨钛钴类合金1.1wt%、fe：0.08wt%，余量为ai和不可避免的杂质；杂质总量不低于0.2wt%。
26.实施例4如图1所示，本实施例提供一种al
‑
mg
‑
si合金的特殊强化方法，包括以下步骤：s1、熔炼：将si：1.5wt%、cu：0.25wt%、mg：0.6wt%、mn：2.5wt%、钨钛钴类合金1.1wt%、fe：0.08wt%放入熔炼坩埚内进行熔炼，坩埚先加热至1100℃，持续反应80min，80min后加热至1500℃，保持反应7min，熔炼结束后形成al
‑
mg
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si混合合金；s2、铸造：将al
‑
mg
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si混合合金进行铸锭，将al
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mg
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si混合合金混合液输送入铸造模具内，铸造时间为90min，铸造完成后进行淬火冷却，冷却水温度为35℃，冷却时间为每60s重新将al
‑
mg
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si混合合金插入冷却水中，重复8次，将al
‑
mg
‑
si混合合金冷却至室温。
27.s3、精炼加工：将铸造完成后的al
‑
mg
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si混合合金进行预加热，加热温度为750℃，反应45min，反应45min后在al
‑
mg
‑
si混合合金中加入玻璃钢纤维12wt%，进行混合铸造，混合铸造完成后，再次对al
‑
mg
‑
si混合合金进行加热，重复预加热程序，重复预加热完成后进行二次混合铸造，二次混合铸造中再次加入钨钛钴类合金3wt%和钒1.1wt%，形成强化后的al
‑
mg
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si合金；s4、均质处理：对强化后的al
‑
mg
‑
si合金进行均质处理，均质处理的加热温度为750℃，加热时间为90min，加热到90min后，将温度降低到500℃，保温10min；s5、挤压锻造成型：将均质处理完成后的al
‑
mg
‑
si合金进行连续淬火处理，淬火水流温度为35℃，将均质处理后的al
‑
mg
‑
si合金冷却淬火至常温，冷却淬火至常温后进行挤压锻造处理，使al
‑
mg
‑
si合金缩小外径挤压成型。
28.具体的，所述s2中铸造使用的设备为5吨式小型液压铸造机，连铸速度为210mm/min。
29.实施例5如图2
‑
图8所示，本发明还提供了一种al
‑
mg
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si合金的制备装置，包括承载结构、冷却结构和限位结构。
30.其中，冷却结构和限位结构均安装在承载结构上；其中，承载结构用于对冷却水的承载，用于对al
‑
mg
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si合金进行冷却淬火处理；其中，冷却结构用于保持淬火用冷却水的温度，使得冷却水避免在al
‑
mg
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si合金淬火过程中持续升高；其中，限位结构用于对al
‑
mg
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si合金进行夹持固定，并辅助工作人员将al
‑
mg
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si合金放置到承载结构中进行冷却淬火处理；承载结构包括外承载箱10、内承载箱11、环形管12、温度传感器13、承载盒14、第一管体15和水泵16，内承载箱11安装在外承载箱10的内部，环形管12安装在内承载箱11的外部，温度传感器13安装于内承载箱11的内部，承载盒14设置于外承载箱10的一侧，第一管体15连通于环形管12的进水口，水泵16安装于承载盒14的内部，第一管体15远离环形管12的一端连通于水泵16的出水口，外承载箱10上安装有第三盖板40；冷却结构包括液氮承载箱20、回水桶21、第一盖板22、第二盖板23、第二管体24和第三管体25，液氮承载箱20安装于承载盒14的内部，回水桶21设置于承载盒14的一侧，第二管体24连通于环形管12的出水口，第二管体24远离环形管12的一端分别贯穿承载盒14和液氮承载箱20的外壁且连通于回水桶21的内部，第三管体25连通于水泵16的进水口，第三管体25远离水泵16的一端分别贯穿回水桶21和承载盒14的外壁且连通于回水桶21的内部，第二盖板23活动连接于液氮承载箱20上；限位结构包括l形限位板30、第一固定板31、滑槽32、滑块33、箱体34、转动杆35、第一锥齿轮36、双向螺杆37、第二锥齿轮38、限位槽39和多个第二固定板301，l形限位板30固定安装于第三盖板40上，第一固定板31固定安装于l形限位板30的外部，滑槽32开设与第一固定板31的内部，滑块33活动连接于滑槽32的内部，箱体34固定安装于滑块33的外部，转动杆35活动连接于箱体34的内部，双向螺杆37活动连接于箱体34的内部，第一锥齿轮36固定安装于转动杆35的外部，第二锥齿轮38固定安装于双向螺杆37的外部，第一锥齿轮36与第二锥齿轮38之间为啮合连接，限位槽39开设与箱体34的内部，多个第二固定板301活动连接
于双向螺杆37的外部，外承载箱10的外部安装有计时器50。
31.具体的，液氮承载箱20与第二盖板23之间为通过销轴铰接，通过销轴铰接的第二盖板23，便于对液氮承载箱20的内部进行防护。
32.具体的，第二固定板301为凸状限位板，第二固定板301的凸起部与双向螺杆37之间为螺纹连接，第二固定板301的凸起部滑动连接于限位槽39的内部，通过限位槽39对第二固定板301的移动轨迹进行限位，同时通过第二固定板301与双向螺杆37之间的螺纹连接，通过双向螺杆37带动第二固定板301进行位置调整。
33.具体的，外承载箱10和回水桶21的底部均连通有出水阀41，通过出水阀41的设置，可以对外承载箱10和回水桶21内部的水流进行排出。
34.具体的，滑槽32的内壁设置为粗糙面，滑槽32的内部设置为粗糙面，避免滑块33随意在滑槽32的内部随意移动。
35.具体的，滑块33与滑槽32之间为滑动连接，通过滑槽32对滑块33进行限位。
36.具体的，转动杆35与箱体34之间为通过轴承转动连接，通过轴承转动连接的转动杆35便于带动第一锥齿轮36和第二锥齿轮38进行旋转。
37.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
38.在实际应用时，工作人员在进行淬火处理时，可以将合金放置到两个第二固定板301之间，同时通过转动转动杆35，转动杆35的转动会带动第一锥齿轮36进行转动，第一锥齿轮36的转动会带动第二锥齿轮38进行转动，第二锥齿轮38的转动会带动动双向螺杆37进行转动，动双向螺杆37的转动会带动第二固定板301进行位置调整，同时限位槽39对第二固定板301的移动轨迹进行限位，通过第二固定板301的位置调整对合金进行夹持，夹持完成后将合金通过滑槽32的轨迹推入内承载箱11的内部进行淬火处理，当合金接触到水流时，水流会被合金的高温加热，水温过高时温度传感器13会检测到水流温度过高，且通过启动水泵16将回水桶21内部的水流通过第三管体25和第一管体15输送到环形管12的内部，通过环形管12对水流进行循环，降低水流的温度，同时水流通过第二管体24重新输送到回水桶21的内部时会经过液氮承载箱20，通过液氮承载箱20对水流进行再次降温，使得淬火水流的温度不会大幅升高或降低。
39.通过上面具体实施方式，技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。