一种热浸加强型铝合金材料的制备方法

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，具体为一种热浸加强型铝合金材料的制备方法。

背景技术

铝合金是一种有利于设备轻量化的多性能材料，它通过调节各种元素成分的不同，铝合金可以分别具有高导热、高导电率、高屈服强度、高抗拉强度、抗腐蚀、高韧性、高硬度等不同的性能。

在铝合金中，强度性能和导热性能具有一定的对立性，同时拥有高强度和高导热是铝合金材料研发的一个难点。从铝合金的成分结构出发，铝合金强度性能的提升离不开强化元素的加入，例如硅、铜、镁等，但这些元素的加入会导致铝合金的导热性能下降，随着科技的不断发展，高新技术对于材料的要求也越来越高，为此提出一种热浸加强型铝合金材料的制备方法以解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热浸加强型铝合金材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热浸加强型铝合金材料的制备方法，包括以下步骤:

S1、向熔炉依次投入铝锭、铜块、硅块与铁块，加热使其熔化为金属溶液；

S2、温度达到830℃-850℃加入锡元素添加剂和铬元素添加剂，调整温度为700℃-780℃之间；

S3、加入精炼剂进行精炼；

S4、加入锰元素添加剂，并对金属溶液进行取样化验；

S5、控制温度在730℃-750℃，加入铝硼碳纳米材料；

S6、控制温度在740℃-750℃，加入含碳添加剂；

S7、将炉内金属溶液在温度760℃-780℃时往成型模具内浇铸。

更进一步地，步骤S7内的成型模具的外部设置有集热开口盒，集热开口盒的内部固定有开有槽的透气砖，成型模具通过放置在开有槽的透气砖内部实现位置的固定，所述集热开口盒外部的底端安装有与其内部连通的连通管，连通管用来往集热开口盒的内部填充惰性气体，惰性气体在成型模具被金属溶液浇筑时，沿着透气砖自下而上的传递到集热开口盒的内部。

更进一步地，所述透气砖微孔的直径为6-35μm。

更进一步地，所述步骤S4中，取样化验的标准为，硅含量为总含量的10％-15％；铁含量为总含量的1％-5％；的含量为总含量的2％-8％；锡含量为总含量的2％-8％；铬的含量小于等于总含量的5％。

更进一步地，所述步骤S2中锡元素添加剂在添加后需要进行搅拌处理，此外锡元素添加剂和锡元素添加剂的添加顺序不可改变。

更进一步地，所述纳米材料和含碳添加剂在加入前，应提前进行预热，使纳米材料中的水分小于0.15％。

本发明还提供一种热浸加强型铝合金材料的制备方法制成的材料，其中该材料在制备时满足上述中任意一项方法及特征。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该热浸加强型铝合金材料的制备方法，通过在制备铝合金材料时，往其原料内部依次添加锡元素添加剂、铬元素添加剂、铝硼碳纳米材料、含碳添加剂的设置，并使得其温度控制在700℃-780℃，且最终在浇筑成型时往成型模具的外部填充惰性气体的设置，实现了以简单的操作步骤，提高了铝合金材料的导热性能和力学性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种热浸加强型铝合金材料的制备方法，包括以下步骤:

S1、向熔炉依次投入铝锭、铜块、硅块与铁块，加热使其熔化为金属溶液，在加热的过程中，对金属溶液进行搅拌处理，其中在投放到熔炉内部时，先投入硅块，平铺在炉底，然后在依次投放铝锭、铜块和铁块，并使其均匀分布。

S2、温度达到830℃-850℃加入锡元素添加剂和铬元素添加剂，其中调整温度为700℃-780℃之间，其中当硅在完全熔化后，需要先搅拌均匀，然后捞出浮渣，最后分散加入锡元素添加剂和铬元素添加剂，其中锡元素添加剂在添加时，需要对溶液进行搅拌处理，此外当锡元素添加剂添加完毕后，才能添加铬元素添加剂；

S3、调整温度在760℃-770℃之间，加入精炼剂进行精炼；其中精炼剂精炼净化、除渣的方法为：把精炼剂与氮气混合，向金属溶液内喷吹，进行熔体精炼净化，当精炼剂喷吹结束后，净置5-10分钟，清出浮渣，此外精炼剂用量为炉内金属总重的0 .3-0 .5％，用氮气作为载流气体均匀喷吹入铝液熔池，精炼剂喷入速度为0 .6-0 .8公斤/分钟，使用氮气喷吹时，氮气的气压为0 .25-0 .35MPa；

S4、加入锰元素添加剂，并对金属溶液进行取样化验，其中在加入锰元素添加剂后，需要进行均匀搅拌4-5分钟，搅拌完毕后需要静置3-8分钟；

S5、控制温度在730℃-750℃，加入铝硼碳纳米材料，并搅拌处理，其中铝硼碳纳米材料在添加到溶液内前，应提前进行预热，并控制纳米材料中的水分小于0.15％，此外铝硼碳纳米材料在被熔化后，还需要被搅拌3-5分钟，搅拌完毕后需要静置5-15分钟；

S6、控制温度在740℃-750℃，加入含碳添加剂，并搅拌处理，搅拌处理5-10分钟后，还需净置5-15分钟，净置完毕后还需要采用氮气再次进行炉内除气10-15分钟；

S7、将炉内金属溶液在温度760℃-780℃时往成型模具内浇铸，并在成型模具的外部有集热开口盒，在集热开口盒的内部固定有开有槽的透气砖，其中成型模具通过放置在开有槽的透气砖内部实现位置的固定，此外在集热开口盒外部的底端安装有与其内部连通的连通管，通过连通管向往集热开口盒的内部填充惰性气体，使得惰性气体在成型模具被金属溶液浇筑时，沿着透气砖自下而上的传递到集热开口盒的内部。

其中需要说明的是，在本实施例提供的实施例中，透气砖微孔的直径为6-35μm。

此外需要进一步说明的是，在本实施例提供的实施例中，步骤S4中，取样化验的标准为，硅含量为总含量的10％-15％；铁含量为总含量的1％-5％；的含量为总含量的2％-8％；锡含量为总含量的2％-8％；铬的含量小于等于总含量的5％。

还需要说明的是，在本申请提供的实施例中，步骤S2中锡元素添加剂在添加后需要进行搅拌处理，此外锡元素添加剂和锡元素添加剂的添加顺序不可改变。

此外需要注意的是，在本申请提供的实施例中，纳米材料和含碳添加剂在加入前，应提前进行预热，使纳米材料中的水分小于0.15％。

实施例二：

S1、向熔炉投入铝锭、铜块、硅块与铁块，加热使其熔化为金属溶液，不进行搅拌处理；

S2、温度达到830℃-850℃加入锡元素添加剂和铬元素添加剂，调整温度为700℃-780℃之间，其中锡元素添加剂和铬元素添加剂的添加顺序可随意改变，且在添加添加剂时，不进行搅拌处理；

S3、加入精炼剂进行精炼，不进行任何处理；

S4、加入锰元素添加剂，并对金属溶液进行取样化验，在添加锰元素添加剂之前，不进行任何处理

S5、控制温度在730℃-750℃，加入铝硼碳纳米材料，其中在加入铝硼碳纳米材料前，不对铝硼碳纳米材料进行加热处理，且添加后不给予搅拌处理；

S6、控制温度在740℃-750℃，加入含碳添加剂，其中添加后不给予搅拌处理；

S7、将炉内金属溶液在温度760℃-780℃时往成型模具内浇铸，其中成型模具的外部不设置有防护组件。

实施例三：

S1、向熔炉投入铝锭及硅，加热使其熔化为金属溶液；先投入硅，平铺在炉底，然后投入铝锭均匀分布，开火升温熔化，熔化后搅拌均匀。

S2、加入铜元素添加剂和铁元素添加剂，调整温度为760℃-770℃之间；具体地，温度达到830℃-850℃，待硅完全熔化后，搅拌均匀，捞出浮渣，分散加入铁元素添加剂和铜元素添加剂。

S3、调整温度在760℃-770℃之间，加入精炼剂进行精炼；本实施例中，精炼剂精炼净化、除渣的方法为：把精炼剂与氮气混合，向金属溶液内喷吹，进行熔体精炼净化；精炼剂喷吹结束后，净置5-10分钟，清出浮渣，此外精炼剂用量为炉内金属总重的0 .2-0 .3％，用氮气作为载流气体均匀喷吹入铝液熔池，精炼剂喷入速度为0 .5-0 .7公斤/分钟，使用氮气喷吹时，氮气的气压为0 .15-0 .25MPa。

S4、加入镁，熔化后均匀搅拌，静置3-8分钟。对金属溶液进行取样化验。

S5、采用氮气进行除气10-30分钟，控制温度在740-750℃之间，加入铝硼碳纳米材料，熔化并搅拌均匀后净置5-20分钟。

S6、控制温度在730-750℃，加入锶变质添加剂进行变质处理，熔化并搅拌均匀后净置5-20分钟，采用氮气再次进行炉内除气5-10分钟。

S7、炉内铝液温度在730-750℃之间浇铸，在过滤箱安装底部透气砖，浇铸过程中采用惰性气体通过透气砖微孔均匀弥散排出上浮，实现在线除气。

将实施例一至实施例三制备得到的铝合金材料进行导热系数和压铸后的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度进行测定，具体数据如表1所示：

表1

需要注意的是，在对比实施例一到实施例三的各项系数可知，通过在制备铝合金材料时，往其原料内部依次添加锡元素添加剂、铬元素添加剂、铝硼碳纳米材料、含碳添加剂的设置，并使得其温度控制在700℃-780℃，且最终在浇筑成型时往成型模具的外部填充惰性气体的设置，可以有效的提高铝合金材料的导热性能和力学性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。