一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材及其制造方法与流程

1.本发明涉及铝合金挤压型材技术领域，具体为一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材及其制造方法。


背景技术：

2.铝合金挤压型材是指对铝合金通过轧制、挤出、铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体，铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。
3.目前，铝合金挤压型材直接使用铝合金材料进行挤压制造，铝合金材料的塑性效果不佳，需要使用以强度换塑性制造方式，使得挤压型材的强度下降，挤压型材的铸件性能不佳，不能满足使用需求，因此市场上急需一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材及其制造方法来解决这些问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材及其制造方法，以解决上述背景技术中提出铝合金材料的塑性效果不佳，需要使用以强度换塑性制造方式，使得挤压型材的强度下降，挤压型材的铸件性能不佳的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，包括挤压型材本体，所述挤压型材本体为半封闭式的方管状结构件，且挤压型材本体采用等温变速挤压为一体结构，所述挤压型材本体的内部设置有挤压中空腔，所述挤压中空腔的内部设置有支撑板，且支撑板的两端均与挤压型材本体设置为一体结构，所述支撑板与挤压型材本体之间设置有加强块，且加强块与支撑板和挤压型材本体设置为一体结构。
6.优选的，所述挤压型材本体包括铝合金基材、隔热保温板和电泳防护涂漆，且铝合金基材、隔热保温板和电泳防护涂漆设置为一体结构。
7.优选的，所述铝合金基材的内部设置有纳米增强颗粒，且纳米增强颗粒与铝合金基材设置为一体结构。
8.优选的，所述挤压中空腔的内部设置有消音垫，且消音垫与挤压中空腔的内壁贴合连接。
9.优选的，所述挤压型材本体上设置有安装孔，且安装孔对应设置在挤压型材本体的上板和下板上，所述安装孔的内部设置有安装件。
10.优选的，所述挤压中空腔的内部设置有缓冲填充块，且缓冲填充块的两端分别与挤压型材本体相贴合，所述缓冲填充块上设置有通孔，且通孔设置在缓冲填充块的中心位置处。
11.一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材的制造方法，包括以下步骤：
12.步骤1：称取硅、镁、猛、铁、铜、钛、铬和铝添加到熔炼炉中熔炼为一体，硅、镁、猛、铁、铜、钛和铬的质量比为20：10：5：2：4：5：3，将氩气注入到熔炼炉中进行除气；
13.步骤2：将纳米增强颗粒添加到熔炼炉中进行反应，在反应过程中施加声磁耦合场中合成纳米增强颗粒；
14.步骤3：将熔炼体制得复合材料半连续铸棒，对铸棒进行均匀化处理；
15.步骤4：在模具预涂脱模剂，将均匀化处理后的铸棒放入模具中，采用挤压工具对模具中的铸棒进行挤压成型；
16.步骤5：将挤压成型的铸件进行热处理，常温冷却后即可得到铝合金挤压型材。
17.优选的，所述步骤2中纳米增强颗粒为生成陶瓷相增强体元素的粉体，所述生成陶瓷相增强体元素的粉体为硼砂、氟错酸钾和氟钛酸钾反应生成多元纳米颗粒，硼砂、氟姞酸钾和氟钛酸钾的质量比例为：3：2：2，添加量为铝合金原料重量的35％，反应温度为850℃，反应时间为30min，所述声磁耦合场包括低频磁场和高能超声场，低频磁场的频率和磁力电流分别与30hz和200a，高能超声场的功率和频率分别为1800w和22khz。
18.优选的，所述步骤3中均匀化处理采用双级均匀化处理，先将铸棒升温到490℃并保温18h，再将铸棒升温到550℃并保温6h，再自然冷却。
19.优选的，所述步骤4中挤压成型采用等温变速挤压方式进行挤压，铸棒升温到500℃，模具预热到460℃，挤压头的温度为420℃，挤压头的挤压速度为20mm/s，挤压头的压力为70mpa。
20.优选的，所述步骤5中热处理为t4p+人工时效，固溶淬火：温度540-570℃，保温时间1.5h-5h，水淬；预时效：温度130-170℃，保温时间10-30min；自然时效：常温放置15-20天；人工时效：温度170-180℃，保温时间20-60min。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1.该发明装置通过挤压中空腔、纳米增强颗粒、支撑板和加强块的设置，挤压中空腔大大降低了挤压型材的铝合金用量，从而实现轻量化，纳米增强颗粒增加了铝合金基材的强塑性和抗冲击性能，支撑板和加强块则是增加了挤压型材的结构强度，从而提高了挤压型材的碰撞性能，提高了挤压型材的使用效果。解决了挤压型材的采用实心结构重量较大，不利于使用的问题。
23.2.该发明装置通过缓冲填充块的设置，缓冲填充块可以在挤压型材的腔体内部提供缓冲性能，使得安装的挤压型材安装点位具备缓冲性能，提高了挤压型材与车身连接的稳定性，有效地规避了车身抖动作用。解决了车身持续抖动会影响挤压型材安装稳定性的问题。
24.3.该发明装置通过消音垫、隔热保温板和电泳防护涂漆的设置，消音垫和隔热保温板可以起到降噪、热隔离的作用，电泳防护涂漆增加了挤压型材抗氧化性能，并增加了挤压型材的耐腐蚀性能，提高了使用寿命。解决了挤压型材抗性不佳，使用寿命不佳的问题。
附图说明
25.图1为本发明的制造工艺流程图；
26.图2为本发明的整体结构示意图；
27.图3为本发明的缓冲填充块与挤压型材本体连接关系图；
28.图4为本发明的挤压型材本体结构示意图。
29.图中：1、挤压型材本体；2、支撑板；3、缓冲填充块；4、安装件；5、消音垫；6、安装孔；7、通孔；8、加强块；9、挤压中空腔；10、铝合金基材；11、隔热保温板；12、电泳防护涂漆；13、纳米增强颗粒。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，包括挤压型材本体1，挤压型材本体1为半封闭式的方管状结构件，且挤压型材本体1采用等温变速挤压为一体结构，挤压型材本体1的内部设置有挤压中空腔9，挤压中空腔9减少了挤压型材本体1的用材，实现轻量化，挤压中空腔9的内部设置有支撑板2，且支撑板2的两端均与挤压型材本体1设置为一体结构，支撑板2与挤压型材本体1之间设置有加强块8，且加强块8与支撑板2和挤压型材本体1设置为一体结构，加强块8和支撑板2增加了挤压型材本体1的结构强度，提高挤压型材的抗碰撞效果。
32.进一步，挤压型材本体1包括铝合金基材10、隔热保温板11和电泳防护涂漆12，且铝合金基材10、隔热保温板11和电泳防护涂漆12设置为一体结构。通过隔热保温板11可以起到隔热保温作用，电泳防护涂漆12使得挤压型材具备抗氧化性能，耐腐蚀效果更佳，提高了挤压型材使用寿命。
33.进一步，铝合金基材10的内部设置有纳米增强颗粒13，且纳米增强颗粒13与铝合金基材10设置为一体结构。通过纳米增强颗粒13增加了铝合金基材10的铝基复合材料的半连铸件效果。
34.进一步，挤压中空腔9的内部设置有消音垫5，且消音垫5与挤压中空腔9的内壁贴合连接。通过可以将传递到挤压型材上的声音吸收消耗，从而降低挤压型材上的声音传递效果，起到了降噪的效果。
35.进一步，挤压型材本体1上设置有安装孔6，且安装孔6对应设置在挤压型材本体1的上板和下板上，安装孔6的内部设置有安装件4。通过安装孔6和安装件4可以将挤压型材与车身进行安装固定。
36.进一步，挤压中空腔9的内部设置有缓冲填充块3，且缓冲填充块3的两端分别与挤压型材本体1相贴合，缓冲填充块3上设置有通孔7，且通孔7设置在缓冲填充块3的中心位置处。通过缓冲填充块3使得挤压型材与车身连接体之间具备缓冲性能，从而可以将传递的振动力缓冲释放，可以有效地避免挤压型材在拉扯力的作用下内陷，提高了挤压型材与车身连接体的稳定性。
37.一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材的制造方法，包括以下步骤：
38.步骤1：称取硅、镁、猛、铁、铜、钛、铬和铝添加到熔炼炉中熔炼为一体，硅、镁、猛、铁、铜、钛和铬的质量比为20：10：5：2：4：5：3，将氩气注入到熔炼炉中进行除气；
39.步骤2：将纳米增强颗粒添加到熔炼炉中进行反应，在反应过程中施加声磁耦合场中合成纳米增强颗粒；
40.步骤3：将熔炼体制得复合材料半连续铸棒，对铸棒进行均匀化处理；
41.步骤4：在模具预涂脱模剂，将均匀化处理后的铸棒放入模具中，采用挤压工具对模具中的铸棒进行挤压成型；
42.步骤5：将挤压成型的铸件进行热处理，常温冷却后即可得到铝合金挤压型材。
43.进一步，步骤2中纳米增强颗粒为生成陶瓷相增强体元素的粉体，生成陶瓷相增强体元素的粉体为硼砂、氟错酸钾和氟钛酸钾反应生成多元纳米颗粒，硼砂、氟姞酸钾和氟钛酸钾的质量比例为：3：2：2，添加量为铝合金原料重量的35％，反应温度为850℃，反应时间为30min，声磁耦合场包括低频磁场和高能超声场，低频磁场的频率和磁力电流分别与30hz和200a，高能超声场的功率和频率分别为1800w和22khz。
44.进一步，步骤3中均匀化处理采用双级均匀化处理，先将铸棒升温到490℃并保温18h，再将铸棒升温到550℃并保温6h，再自然冷却。
45.进一步，步骤4中挤压成型采用等温变速挤压方式进行挤压，铸棒升温到500℃，模具预热到460℃，挤压头的温度为420℃，挤压头的挤压速度为20mm/s，挤压头的压力为70mpa。
46.进一步，步骤5中热处理为t4p+人工时效，固溶淬火：温度540-570℃，保温时间1.5h-5h，水淬；预时效：温度130-170℃，保温时间10-30min；自然时效：常温放置15-20天；人工时效：温度170-180℃，保温时间20-60min。
47.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，包括挤压型材本体(1)，其特征在于：所述挤压型材本体(1)为半封闭式的方管状结构件，且挤压型材本体(1)采用等温变速挤压为一体结构，所述挤压型材本体(1)的内部设置有挤压中空腔(9)，所述挤压中空腔(9)的内部设置有支撑板(2)，且支撑板(2)的两端均与挤压型材本体(1)设置为一体结构，所述支撑板(2)与挤压型材本体(1)之间设置有加强块(8)，且加强块(8)与支撑板(2)和挤压型材本体(1)设置为一体结构。2.根据权利要求1所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，其特征在于：所述挤压型材本体(1)包括铝合金基材(10)、隔热保温板(11)和电泳防护涂漆(12)，且铝合金基材(10)、隔热保温板(11)和电泳防护涂漆(12)设置为一体结构。3.根据权利要求2所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，其特征在于：所述铝合金基材(10)的内部设置有纳米增强颗粒(13)，且纳米增强颗粒(13)与铝合金基材(10)设置为一体结构。4.根据权利要求1所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，其特征在于：所述挤压中空腔(9)的内部设置有消音垫(5)，且消音垫(5)与挤压中空腔(9)的内壁贴合连接。5.根据权利要求1所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，其特征在于：所述挤压型材本体(1)上设置有安装孔(6)，且安装孔(6)对应设置在挤压型材本体(1)的上板和下板上，所述安装孔(6)的内部设置有安装件(4)。6.根据权利要求1所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材，其特征在于：所述挤压中空腔(9)的内部设置有缓冲填充块(3)，且缓冲填充块(3)的两端分别与挤压型材本体(1)相贴合，所述缓冲填充块(3)上设置有通孔(7)，且通孔(7)设置在缓冲填充块(3)的中心位置处。7.基于权利要求1-6任意一项所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：称取硅、镁、猛、铁、铜、钛、铬和铝添加到熔炼炉中熔炼为一体，硅、镁、猛、铁、铜、钛和铬的质量比为20：10：5：2：4：5：3，将氩气注入到熔炼炉中进行除气；步骤2：将纳米增强颗粒添加到熔炼炉中进行反应，在反应过程中施加声磁耦合场中合成纳米增强颗粒；步骤3：将熔炼体制得复合材料半连续铸棒，对铸棒进行均匀化处理；步骤4：在模具预涂脱模剂，将均匀化处理后的铸棒放入模具中，采用挤压工具对模具中的铸棒进行挤压成型；步骤5：将挤压成型的铸件进行热处理，常温冷却后即可得到铝合金挤压型材。8.根据权利要求7所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材的制造方法，其特征在于：所述步骤2中纳米增强颗粒为生成陶瓷相增强体元素的粉体，所述生成陶瓷相增强体元素的粉体为硼砂、氟错酸钾和氟钛酸钾反应生成多元纳米颗粒，硼砂、氟姞酸钾和氟钛酸钾的质量比例为：3：2：2，添加量为铝合金原料重量的35％，反应温度为850℃，反应时间为30min，所述声磁耦合场包括低频磁场和高能超声场，低频磁场的频率和磁力电流分别与30hz和200a，高能超声场的功率和频率分别为1800w和22khz。9.根据权利要求7所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材的制造方法，其
特征在于：所述步骤3中均匀化处理采用双级均匀化处理，先将铸棒升温到490℃并保温18h，再将铸棒升温到550℃并保温6h，再自然冷却。10.根据权利要求7所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材的制造方法，其特征在于：所述步骤4中挤压成型采用等温变速挤压方式进行挤压，铸棒升温到500℃，模具预热到460℃，挤压头的温度为420℃，挤压头的挤压速度为20mm/s，挤压头的压力为70mpa。11.根据权利要求7所述的一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材的制造方法，其特征在于：所述步骤5中热处理为t4p+人工时效，固溶淬火：温度540-570℃，保温时间1.5h-5h，水淬；预时效：温度130-170℃，保温时间10-30min；自然时效：常温放置15-20天；人工时效：温度170-180℃，保温时间20-60min。

技术总结
本发明公开了一种轻量化高强韧纳米强化铝合金挤压型材及其制造方法，涉及铝合金挤压型材技术领域，为解决铝合金材料的塑性效果不佳，需要使用以强度换塑性制造方式，使得挤压型材的强度下降，挤压型材的铸件性能不佳的问题。所述挤压型材本体为半封闭式的方管状结构件，且挤压型材本体采用等温变速挤压为一体结构，所述挤压型材本体的内部设置有挤压中空腔，所述挤压中空腔的内部设置有支撑板，且支撑板的两端均与挤压型材本体设置为一体结构，所述支撑板与挤压型材本体之间设置有加强块，且加强块与支撑板和挤压型材本体设置为一体结构。结构。结构。


技术研发人员：怯喜周
受保护的技术使用者：苏州纳复特轻合金科技有限公司
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2022/3/8