[发明专利]一种高韧铝合金型材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高韧铝合金型材，属于铝合金技术领域。所述铝合金型材的原料组分包括3～5wt％的CNTs‑Al复合粉末和95～97wt％的6063铝合金；所述CNTs‑Al复合粉末中含有CNTs的质量百分比为5～10％，合计100％；本发明还提供了一种高韧铝合金型材制备方法。本发明基于6063铝合金型材，利用CNTs自身优异的力学性能来增强铝合金的力学及加工性能，进而提高了铝合金型材的加工性能。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种高韧铝合金型材及其制备方法。

背景技术

铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶，建筑，装修及化学工业中已大量应用。

随着人们对节能环保问题的日益关注，使得汽车结构件、建筑材料以及装修材料等朝着轻量化方向发展，这对铝合金的强度和塑性等提出了更高的要求。目前，铝合金型材的各项力学性能很难兼顾，强度和硬度依然较低，且塑性、韧性表现较差，主要是由于熔炼过程中晶粒生长，导致铝合金型材的力学性能大大降低，使得铝合金型材的加工性能降低，现有技术中为了对铝合金微观组织中的晶粒进行细化，通常采用晶粒细化剂进行变质细化，达到细化晶粒的效果，得到超细晶铝合金材料，来改善铝合金塑性、韧性等加工性能，但是变质细化中的中间合金等对细化温度及加入方式要求严格，其加入后容易产生大量气体，污染环境，使铝液吸气严重，同时其容易在铸件中形成针孔等缺陷，细化工艺过程复杂，也很难在退火等热加工过程中进行再结晶细化，再结晶过程只会在组织中形成晶粒更加狭长粗大的近似等轴晶或柱状晶。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出了一种高韧铝合金型材及其制备方法。

本发明第一个目的提供一种高韧铝合金型材，所述铝合金型材的原料组分包括3～5wt％的CNTs-Al(碳纳米管-Al)复合粉末和95～97wt％的6063铝合金，合计100％；其中，所述CNTs-Al复合粉末中含有CNTs的质量百分比为5～10％。

优选的，所述CNTs-Al复合粉末是通过如下方法制备得到的：

S1、将四水合醋酸镍或六水合硝酸镍与铝粉按质量比0.2～0.6∶1加入无水乙醇中，并超声0.5h，然后在温度60℃下搅拌，直至无水乙醇完全挥发后，再在80～120℃烘干，得到前躯体粉末；其中，无水乙醇的质量用量为铝粉质量30倍；

S2、在惰性气体或氮气保护下，将S1制得的前躯体粉末置于真空管式炉中于温度250℃煅烧1～2h后，再以流速150mL/min通入氢气还原1～2h，继续升温至400～550℃保持1h，关掉氢气，随后通入惰性气体或氮气升温至600℃，然后通入碳源气和载气的混合气，反应2～4h，然后关闭混合气，再通入惰性气体或氮气冷却至室温，最后，在惰性气体或氮气的保护下，球磨0.5～1h，得CNTs-Al复合粉末；其中，碳源气为甲烷，通入的流速为60mL/min，载气为惰性气体或氮气，通入的流速为400mL/min，且碳源气与载气的体积比为1∶5。

优选的，所述球磨过程中，球料比为10:1，球磨转速为200～500rpm。

本发明第二个目的提供一种高韧铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：

S1、称取6063铝合金原料加入到真空熔炉中，在惰性气体或氮气保护下，加热至680～700℃，待铝锭完全溶化后，将所述CNTs-Al复合粉末均匀的投入到熔炉内的铝熔体中，继续升温至720℃，保温熔炼并电磁搅拌0.5～1h；随后通入氮气进行精炼0.3～0.5h，其后静置保温0.3～0.5h，然后继续升温至730～740℃下进行半连续浇筑，得到铝合金铸锭；

S2、将S1得到的铝合金铸锭，于520～540℃保温4～6h进行均匀化处理，之后冷却；

S3、将S2处理后的铝合金铸锭加热至450～500℃后进行挤压成型，得到所需形状及尺寸的铝合金型材；