[发明专利]一种高强韧的铝合金棒球棒及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种高强韧的铝合金棒球棒及其生产工艺。

背景技术

随着体育事业的蓬勃发展，棒球作为一种体育运动项目，以其技巧性高、刺激性强等特点吸引着众多爱好者。在棒球运动中，棒球棒是用来供使用者将高速来球挥击出去的工具，因此，好的棒球棒必须具备质量轻、刚性强、弹性佳以及吸震能力好等优点，且棒球棒表面亦必须能够承受高速球体瞬间的巨大冲击力量。

目前，棒球运动所使用的棒球棒常见的有木质棒球棒、铝质棒球棒和复合材料棒球棒。其中，铝质棒球棒一般为中空结构，相比于木质棒球棒而言，其重量较轻，且其平衡点也较理想，因此击球性能较佳，同时，铝质棒球棒更为经久耐用，因此这种棒球棒占市场份额超过70％。目前普通铝合金的强度一般为400MPa左右，部分铝合金的强度虽有所提高，但总体来说，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。此外，相较于木质球棒，铝合金棒球棒在生产中烧损率较高，导致生产成本高。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、成本低的要求是目前亟待解决的问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强韧的铝合金棒球棒及其生产工艺。

本发明提出的一种高强韧的铝合金棒球棒，其组成成分按重量百分比包括：Si 0.3-0.4％、Fe 0.3-0.4％、Cu 0.05-0.1％、Mn 0.05-0.12％、Mg 1.8-2.2％、Cr 0.08-0.18％、Zn 5.4-6.8％、Zr 0.07-0.15％、Be 0.04-0.07％、Sc 0.32-0.40％、Mo 0.07-0.15％，余量为Al。

优选地，满足“1.9≤100Sc+Mo/Be≤3.9”的关系式。

优选地，其组成成分按重量百分比包括：Si 0.32-0.36％、Fe 0.32-0.36％、Cu 0.07-0.1％、Mn 0.08-0.11％、Mg 1.9-2.1％、Cr 0.12-0.15％、Zn 6.2-6.5％、Zr 0.09-0.12％、Be 0.04-0.05％、Sc 0.35-0.38％、Mo 0.09-0.12％，余量为Al。

本发明还提出了上述高强韧的铝合金棒球棒的生产工艺，步骤如下：

S1、熔炼：按组成成分进行配料，将边角废铝料、金属硅和金属钼块铺装在熔炼炉底部，再依次铺装铝锭、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金，以170℃/h的平均速度升温至690-700℃，当熔至半固态时，再以150℃/h的平均速度升温至730-740℃，加入铝锆中间合金、铝钪中间合金、铝铍中间合金，当炉料化平后，以120℃/h的速度匀速降温至710-720℃，加入铜板、锌锭、镁块，完全压入到铝液中，待炉料全部融化后，扒渣，精炼扒渣，保温20-30min，浇注到金属型模具中，待合金熔体凝固后开模，并将铸件空冷至室温；

S2、固溶：将步骤S1中的铸件置于保温炉中，以80℃/h的平均速度升温至460-470℃，保温20-40min，再以60℃/h的平均速度升温至480-490℃，保温1-2h，再以100℃/h的速度匀速降温至430-440℃，保温10-20min，转移至淬火炉中，水冷至室温；

S3、时效：将S2中的铸件除去表面水珠后于室温下放置在空气中20-30min，转移至已预热至70-80℃的保温炉中，以40℃/h的速度匀速升温至170-180℃，保温4-6h；随炉冷却至120-130℃，出炉空冷至室温。

优选地，所述S1中，以170℃/h的平均速度升温至690-700℃，随温度的升高，升温速度增大，且温度和时间呈正弦函数关系；优选地，以150℃/h的平均速度升温至730-740℃，随温度的升高，升温速度增大，且温度和时间呈正切函数关系。

优选地，所述S1中，熔炼炉预热至200-260℃。

优选地，所述S1中，每次扒渣时间在10min内。

优选地，所述S1中，熔体在振动条件下凝固成铸件。

优选地，所述S2中，保温炉预热至100-120℃。