本發(fā)明涉及建筑工程材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是一種鋁合金棒材及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著人們生活方式日益豐富多樣，對(duì)于建筑質(zhì)量要求的提高更顯得尤為突出，現(xiàn)今所用的門窗有金屬制的、塑料制、木制等幾種，制作門窗的材料成為主要研究的對(duì)象。由于鋁合金比強(qiáng)度高、易于成形、導(dǎo)熱性好、價(jià)格較低，在交通運(yùn)輸、建筑、包裝、通訊、航天航空、軍事及電子工業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，是除了鐵之外用量最多的金屬材料，是國民經(jīng)濟(jì)不可或缺的基礎(chǔ)原材料。特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，面對(duì)資源與環(huán)境問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，世界各國對(duì)材料的選擇正從傳統(tǒng)的鋼鐵材料向輕合金及其復(fù)合材料、高分子及其復(fù)合材料、陶瓷及其復(fù)合材料轉(zhuǎn)移，其中尤以輕合金材料為主，而在輕合金材料中，鎂合金雖然密度比鋁合金小，但鎂錠成本較高，與鐵易發(fā)生電偶腐燭，且零件制造過程中還有許多亟待解決的技術(shù)障礙，而鋁合金以其來源廣，制造技術(shù)相對(duì)成熟，零件制造成本較低，且機(jī)械強(qiáng)度較高，有的可同中碳鋼相比，因此，鋁合金將成為未來工業(yè)的首選金屬材料，并且呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)地發(fā)展趨勢(shì)，是具有廣泛應(yīng)用前景的輕金屬材料。

當(dāng)下，鋁合金在建筑上的運(yùn)用越來月廣泛，可用于制作門窗的型材，鋁及其合金由于其優(yōu)良的性能，在使用中幾乎不被腐蝕，延長了門窗的使用壽命降低了成本，同時(shí)由于鋁及其合金可以被無限次的回收和利用，每次回收所消耗的能量?jī)H是原鋁生產(chǎn)的5％，同時(shí)，鋁合金門窗型材力學(xué)性能優(yōu)秀，抗風(fēng)壓性能好，因此在門窗行業(yè)，鋁合金型材得到廣泛應(yīng)用。

但是當(dāng)前門窗行業(yè)制備種所用的鋁合金，其、強(qiáng)度、硬度、抗氧化性和抗腐蝕性等性能仍有進(jìn)一步提升的空間，并且加工過程仍存在效率不夠高，鑄錠或鑄棒的晶粒粗大，性能差、鑄造缺陷多，利用率低等問題。為后續(xù)加工過程帶來許多的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋁合金棒材及其制備方法，能夠顯著提高門窗用鋁合金材料的性能，實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，降低縮孔縮松等鑄造缺陷，使棒材的利用率明顯提高。

本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括：

一種鋁合金棒材，其特征在于，所述的鋁合金棒材的組分為：以重量份計(jì)，Si：10.8－11.5份，Mg：0.4－0.75份，Mn：0.3份，Zn：2.25－2.45份、Cu：3.55－3.74份，B：0.075－0.15份，Ca：0.081－0.093份，F(xiàn)e：1.52－1.64份、Ti：0.5－0.9份，V：0.02－0.04％，Cr：1.13－1.15％，Ni：14.3－14.5％，稀土元素0.93－0.98份，Al：75－80份；

所述的稀土元素中，按重量百分含量含有如下組分：La：19.2－19.5％，Nd：17.6－19.9％，余量為Ce。

上述鋁合金棒材的制備方法，包括如下步驟：

稱取上述重量份的各種原料組分備好，

取上述組分中的Si、Fe、Mg、Cu并混合，并加入占上述四種合金總重量1/3-1/2重量的鋁，熔化冷卻，得到第一中間合金塊；

取上述組分中的Ti、B并混合，并加入與上述兩種合金總重量相同的鋁，熔化冷卻，得到第二中間合金塊；

將其余的鋁加熱至700-720℃熔化，保溫10-15分鐘，加入制得的第一中間合金塊、攪拌5分鐘后靜置10分鐘，加入第二中間合金塊，攪拌5分鐘后靜置10分鐘，再加入其余合金配料成分，通入精煉劑進(jìn)行精煉、扒渣，靜置除氣5分鐘，再對(duì)鋁液進(jìn)行爐前化學(xué)快速分析，分析后根據(jù)配方中各組分的重量比調(diào)整鋁液組分，對(duì)鋁液進(jìn)行補(bǔ)料；

將鋁液溫度降至680－690℃澆注至模具中，所述模具內(nèi)徑為100－200mm，高度為400－600mm，內(nèi)腔具有3－5°的錐度，所述模具頂部的壁厚為10－15mm，底部壁厚為20－25mm，且壁厚沿自上而下方向均勻增加，澆注時(shí)模具周圍采用電阻爐保溫，使模具上部溫度為350℃，下部溫度為100℃，模具自下而上具有4－6℃/cm的溫度梯度，冷卻；

熱處理后對(duì)表面機(jī)加工，去除表面氧化皮后得到所述的鋁合金棒材。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：采用合理組分的鋁合金配比，提高了鋁合金的硬度和強(qiáng)度和易加工性，采用Al-Ti-B中間合金細(xì)化和稀土細(xì)化的復(fù)合細(xì)化方式，使鋁合金的等軸晶比例大，晶粒細(xì)小，加工過程模具內(nèi)腔具有錐度，使內(nèi)腔上部的面積大于下部，利于氣體的排出，減少了氣孔缺陷，模具具有自下而上的溫度梯度，同時(shí)模具頂部壁厚小于底部，使底部具有更大的蓄熱系數(shù)，保證棒材的順序凝固，使中心部位不產(chǎn)生縮孔縮松，提高了利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所用模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為模具內(nèi)壁，2為模具外壁。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

一種鋁合金棒材，其特征在于，所述的鋁合金棒材的組分為：以重量份計(jì)，Si：10.8－11.5份，Mg：0.4－0.75份，Mn：0.3份，Zn：2.25－2.45份、Cu：3.55－3.74份，B：0.075－0.15份，Ca：0.081－0.093份，F(xiàn)e：1.52－1.64份、Ti：0.5－0.9份，V：0.02－0.04％，Cr：1.13－1.15％，Ni：14.3－14.5％，稀土元素0.93－0.98份，Al：75－80份；

所述的稀土元素中，按重量百分含量含有如下組分：La：19.2－19.5％，Nd：17.6－19.9％，余量為Ce。

(1)稱取所述重量份的各種原料組分備好；

(2)取上述組分中的Si、Fe、Mg、Cu并混合，并加入占上述四種合金總重量1/3-1/2，優(yōu)選1/3的鋁，熔化冷卻，得到第一中間合金塊；

(3)取上述組分中的Ti、B并混合，并加入與上述兩種合金總重量相同的鋁，熔化冷卻，得到第二中間合金塊；

(4)將其余的鋁加熱至700-720℃熔化，保溫10-15分鐘，加入制得的第一中間合金塊、攪拌5分鐘后靜置10分鐘，加入第二中間合金塊，攪拌5分鐘后靜置10分鐘，再加入其余合金配料成分，通入精煉劑進(jìn)行精煉、扒渣，靜置除氣5分鐘，再對(duì)鋁液進(jìn)行爐前化學(xué)快速分析，分析后根據(jù)配方中各組分的重量比調(diào)整鋁液組分，對(duì)鋁液進(jìn)行補(bǔ)料；

(5)將鋁液溫度降至680－690℃澆注至模具中，所述模具內(nèi)徑為100－200mm，高度為400－600mm，并且如圖1所示，內(nèi)壁1的縱截面形狀為倒梯形，內(nèi)腔具有3－5°的錐度，所述模具頂部的壁厚為10－15mm，底部壁厚為20－25mm，且壁厚沿自上而下方向均勻增加，即模具外壁2的縱截面形狀為梯形，澆注時(shí)模具周圍采用電阻爐保溫，使模具上部溫度為350℃，下部溫度為100℃，模具自下而上具有4－6℃/cm的溫度梯度，冷卻；

(6)熱處理后對(duì)表面機(jī)加工，去除表面氧化皮后得到所述的鋁合金棒材。

隨后利用上述棒材進(jìn)行鋁合金門窗型材的擠壓制備：

(1)將鋁合金棒材超聲波清洗后，放入電阻爐中，加熱至550℃－600℃；

(2)將擠壓成型機(jī)的擠壓模具在電阻爐內(nèi)加熱至300℃－330℃，保溫后加入潤滑劑；

(3)將加熱后的鋁合金棒材放入擠壓成型機(jī)的擠壓模具中進(jìn)行擠壓成型，擠壓速度為3.2m/min－3.5m/min，得到鋁合金型材；

(4)擠壓后采用噴水和浸水冷卻淬火，使制品冷卻至180℃－200℃；

(5)經(jīng)過時(shí)效處理后噴涂金屬和陶瓷復(fù)合涂層，噴涂后，將鋁合金型材烘烤后制得成品；所述的涂層的成分按重量百分比為：碳：0.2-0.4％，鎂：1.1-1.3％，鉻：4.5-4.8％，釩：3.4-3.7％，鎳：11.5-12.8％，氧化鈣：4.4-4.6％，氧化鎂：3.6-3.8％，余量為鐵。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。