[发明专利]人行天桥用铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金的加工技术领域，具体涉及一种适用于人行天桥的铝合金及其制备方法。

背景技术

人行天桥不仅能更好地缓解交通压力，也是实现人车分离的最佳途径。未来，随着城镇化进程的推进和和城市建设需要，建设人行天桥的项目将会越来越多，据匡算，全国每年将有几百座人行天桥需要建设。目前，人行天桥主要采用钢结构，钢结构天桥优越性比较明显，但钢质人行天桥自重比较大，承载能力低，且钢质材料易锈蚀，锈蚀后的钢质车厢残值较低，也普遍面临着锈蚀而导致的耐久性问题和维护成本高问题。而且在我国南方地区，由于全年雨季过长以及酸雨对桥面腐蚀程度严重，大大的增加了天桥的维护成本，同时也缩短了天桥使用寿命。因此，寻找一种与钢材强度相当、耐久性好、景观效果好的新型材料，对城市人行天桥的发展具有重要意义。

铝合金具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，同时还具有良好的成形工艺性和良好的焊接性，因此，成为航空、航天、船舶、汽车、列车、化工、军事等领域应用最广泛的一类有色金属结构材料。例如，飞船的指挥舱与登月舱、运载火箭贮箱、卫星贮箱、战术导弹壳体、船用壳体、高速列车与地铁列车铝合金车厢、化工容器等都由铝合金结构材料焊接而成。随着社会的进步、科技的发展，应用新材料、新技术已成为桥梁工程发展的一个大趋势。铝合金作为一种新兴材料已越来越多的被应用于桥梁结构中，在国内外，全铝合金桥梁也慢慢步入人们的生活圈，成为一道亮丽的风景。铝合金天桥优势：1、轻量化。在同等性能条件下，铝天桥比钢筋水泥结构轻30％以上。2、铝合金天桥可以在厂内生产、加工、拼装整座天桥，仅仅利用一个晚上时间将拼装好的铝合金天桥吊装到现场。避免了传统的钢筋水泥结构的天桥为搭建天桥封路施工10天以上，造成交通不便。3、铝合金结构天桥易保养。4、铝合金天桥拆装简易，因城市改建拆卸方便，材料可回炉。因天桥大小规格不同，一座大型天桥用铝量大概在200吨左右，小型天桥大约每座用铝量在50吨左右。若每座天桥均采用铝合金材料，按年建200座天桥计算，仅铝天桥一项每年将消耗近几万吨或是几十万吨铝合金材料。所以，铝合金天桥的推广应用对铝应用市场也不可小觑，值得推广。

人行天桥需要有良好的强度、韧性、抗疲劳及耐腐蚀性能。而氧化物等非金属夹杂物的存在会破坏铝合金基体的连续性，降低铝合金的塑性行、韧性、抗疲劳和耐蚀性，使铝合金的工艺性能和表面质量更差。溶解于铝合金中的氢会使铸锭产生气孔、疏松，进而使加工产品起泡及分层，甚至使铝合金产品产生氢脆。因此，对铝合金熔体进行净化处理，降低金属熔体中非金属夹杂物和去除溶解于铝熔体中的气体，特别是氢，获得高纯洁度的铝合金熔体，为铸造出高品质的铸锭创造条件，是铝合金熔炼的一个重要目的，也是生产人行天桥铝合金材料的关键步骤。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有良好的强度、韧性、抗疲劳、耐腐蚀性能以及良好的加工性能的人行天桥用铝合金及其制备方法。

本发明是这样实现的：

一种人行天桥用铝合金,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Mg:0.55-1.0％、Si:0.55-0.8％、Mn:0.18-0.55％、Cr:0.1-0.2％、Ta:0.05-0.2％、Ni:0.10-0.3％、V:0.10-0.50％、Cu:0.1-0.3％、Zn≤0.05％、Fe≤0.20％、Ti≤0.05％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。

本发明人行天桥用铝合金的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造和均匀化，步骤如下：

(1)熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1％往熔炼炉内加入精炼剂，铝液温度达到700℃以上时，投入打渣剂，然后用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，打渣剂投入量为铝合金总量的0.01-0.1％，扒渣后再加入镁锭，镁锭采用铁笼投放入熔炼炉中，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，当铝液温度达到730-750℃时转入保温炉；

(2)精炼：经过熔炼的铝液转至保温炉进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置5-10min后过滤除渣，除渣后的铝液直接进行浇铸；

(3)铸造：采用半连续铸造生产铝合金铸锭，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，对铝合金铸坯表面进行喷水冷却至120℃以下，然后空气自然冷却至室温；