[发明专利]一种制作棒球棒的铝合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种制作棒球棒的铝合金材料。

背景技术

棒球运动是一种以棒子打球为主要特点、集体性、对抗性很强的球类运动项目，球棒多采用金属球棒。随着体育事业的发展，越来越多的人喜欢享受这类运动带来的乐趣。球棒的好坏直接决定着运动的质量，一个质量好的球棒不仅需要一定的硬度和强度承受剧烈运动时球的冲击，还应该具有良好的韧性，降低运动过程中球对人体的冲击力，减少运动过程中对人体造成的伤害。

铝合金是以铝为基的合金的总称，主要合金元素包括铜、硅、镁、锌、锰，次要元素含有镍、铁、钛、锂，合金中的主要元素含量、配比以及杂质含量对合金成品的性能有很大影响。目前，铝合金材料大量被应用于建筑、军用和工业领域，民用和军工企业生产的铝合金材料强度低、硬度低、韧性差，不能满足现代科技发展对铝合金材料高载荷、轻质化、韧性好的要求。现有的铝合金材料制成的球棒往往强度和硬度较低，不能承受剧烈击球时球对棒的冲击力，另外，现有的铝合金材料制成的球棒韧性较差，受到球的剧烈冲击不能迅速恢复原状，往往会发生脆裂，或者给人体造成振动冲击，使人感到不适，降低运动的质量。

因此，如何通过优化铝合金生产工艺，得到一种综合性能好的铝合金材料，满足球棒重量轻、弹性好、击球远的要求是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种制作棒球棒的铝合金材料，实现了铝合金生产工艺的优化，其综合性能好，非常适合于制作棒球棒。

本发明公开了一种制作棒球棒的铝合金材料，其组成成分按重量百分比包括：Si:0.05％,Fe:0.08-0.15％,Cu:2.0-2.2％,Mn:0.05％,Mg:2.3-2.8％,Cr:0.01％，Zn:7.2-7.8％，Ti:0.06-0.08％,Zr:0.12-0.15％,余量为Al，并按照以下步骤制备得到：

S1：熔炼，根据其组成成分称取各原料，将铝锭加入熔炼炉中并加热至700-750℃使之完全熔化后，按熔点从高到低的顺序依次加入其它各原料，待其它各原料完全熔化后，在680-720℃保温30min-2h，得到合金熔体，并进行浇注，待合金熔体凝固后开模，并将铸锭空冷至室温；各原料熔化过程在密封空间中进行；

S2：均匀化，将S1中得到的铸锭放置于400-420℃的保温炉中，并在400-420℃下保温20-30h，保温完成后保温炉冷至300℃后，空冷至室温；

S3：固溶，将S2中得到的铸锭放置于保温炉中，以10℃/h的平均速度，从室温加热至470℃并在470℃下保温1-2h后，以100℃/h的速度将温度从470℃升至480℃，并在480℃保温20-40min后，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中，水冷至室温，其中从保温炉中将铸锭转移至淬火炉中的时间小于5s；

S4：时效，将S3中水冷至室温的铸锭除去表面水珠后，从淬火中取出并放入100℃保温炉中，其中，从淬火炉中转移至保温炉中的时间小于30s；将保温炉温度以20℃/h的平均速度升温至170℃后，将保温炉温度以30℃/h的平均速度降温至120℃，并在120℃下保温16-20h，将铸锭从保温炉转移到淬火炉中水冷至室温，获得所述铝合金。

优选地，其组成成分中，Zn与Mg的摩尔比为(1.1-1.3):1。

优选地，在步骤S3中，在将铸锭放置于保温炉前进行拉伸变形且变形量为3-5％。

优选地，在步骤S3中，铸锭从室温升温至470℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且温度与时间成正弦函数关系。

优选地，在步骤S4中，铸锭从100℃升温至170℃的过程中，随温度的升高，升温速率增大，且升温速率与时间成正切函数关系。

优选地，在步骤S4中，铸锭从170℃降温至120℃的过程中，随温度的降低，降温速率减小，且降温速率与时间成余切函数关系。

优选地，在步骤S1中，合金熔体凝固过程中，对合金熔体进行振动。

优选地，在步骤S1中，各原料添加后完全熔化后，均进行除渣操作。

优选地，其组成成分按重量百分比为Si:0.05％，Fe:0.12％，Cu:2.1％，Mn:0.05％，Mg:2.4％，Cr:0.01％，Zn:7.8％，Ti:0.08％，Zr:0.15％，余量为Al。

本发明中，提出的铝合金通过成分优化，热处理工艺改进，提升了铝合金的综合性能，使之适合制作高质量棒球棒，与现有技术相比，具体优点如下：