一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法 (Medium-strength high-toughness die-casting aluminum alloy material for building aluminum template and preparation method thereof ) 是由 杨平旺 刘胜强 闵胜全 邓艾 陆威成 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及铝合金材料技术领域,具体是一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法,一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料,按重量百分比计,包括如下组分：Fe含量为1.0-2.0%,Mg含量为4.6-6.5%,Zn含量为0-4.5%,其中杂质总含量小于1%,单个杂质含量小于0.2%,其余为铝,本发明中调整合金化方法,结合一定的压铸工艺,采用标准拉伸样进行性能测试,获得一种中等强度高韧性压铸铝合金材料,本发明中通过大量合金化实验研究发现随着镁含量与锌含量增加而增加,屈服强度能够增加到145MPa以上,抗拉强度能够增加到280MPa以上,但控制好其比例及范围,延伸率依旧可以保持在9%以上,本发明材料所生产的铝模板具有高强度、高韧性、轻量化、高精密度、少加工、重复利用率高等优势。(The invention relates to the technical field of aluminum alloy materials, in particular to a medium-strength high-toughness die-casting aluminum alloy material for a building aluminum template and a preparation method thereof, and the medium-strength high-toughness die-casting aluminum alloy material for the building aluminum template comprises the following components in percentage by weight: the invention relates to a medium-strength high-toughness die-casting aluminum alloy material, which comprises 1.0-2.0% of Fe, 4.6-6.5% of Mg and 0-4.5% of Zn, wherein the total impurity content is less than 1%, the single impurity content is less than 0.2%, and the balance is aluminum.)
技术领域
本发明涉及铝合金材料技术领域，具体是一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法。
背景技术
传统建筑模板都是使用钢模板制作而成。目前铝合金建筑模板在建筑施工中得到了应用。但是，当前传统的建筑铝模板使用主要以挤压型材为主，零件断面较多，焊点也较多，焊接点直接作用在面板上，成型的铝合金模板有较大变形，需要校正，生产效率较低；由于是众多部件焊接组成，整体性不好，容易摔坏或砸坏，周转次数较低，加工成本和使用成本较高，采用压铸成型工艺，节省了大量的时间与费用。
现有技术中，存在问题如下：
传统上大量使用的压铸铝合金材料，ADC12，延伸率一般只有3-5%，材料韧性不够，传统上大量使用的压铸铝合金材料，其屈服强度一般小于145Mpa，同时抗拉强度一般小于280Mpa，并且压铸铝合金材料延伸率得不到保证，降低压铸铝合金材料的适用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料，按重量百分比计，包括如下组分：Fe含量为1.0-2.0%，Mg含量为4.6-6.5%，Zn含量为0-4.5%，其中杂质总含量小于1%，单个杂质含量小于0.2%，其余为铝。
优选的，所述Fe含量为1.4-1.8wt%。
优选的，所述Mg含量为5.6-6wt%。
优选的，所述Zn含量为0-3wt%。
优选的，所述的一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：向冶炼炉中加入纯铝锭，通过冶炼炉对纯铝锭加热到850℃，直至纯铝锭完全融化；
第二步：向完全融化的纯铝锭的冶炼炉中加入铁剂，并控制冶炼炉铝液温度在750-820℃；
第三步：待冶炼炉中铁剂完全融化后，控制冶炼炉的温度处于720-740℃范围内，并向冶炼炉加入镁废与废锌；
第四步：冶炼炉内部的镁废与废锌完全融化后，控制冶炼炉的温度处于670-710℃的范围内；
第五步：对冶炼炉内部铝液进行搅拌，对冶炼炉进行扒渣，并对冶炼炉内部的铝液进行成分化验；
第六步：对铝液进行压铸工艺，通过压铸机进行压铸工作。
优选的，所述铁剂全部融化后，冶炼炉温度降低至720℃-740℃。
优选的，所述冶炼炉内部镁废与废锌全融化后，冶炼炉降温至670-710℃。
优选的，所述成分化验的检测数值在要求范围内，其各金属含量为：Fe含量为1.0-2.0wt%，Mg含量为4.6-6.5wt%，Zn含量在0-4.5wt%，杂质总含量小于1%，单个量小于0.2%，余量为铝。
优选的，所述压铸工艺中铝液温度保持670-710℃范围内进行压铸，模具选择铝合金标准（GB/T13822-2017）拉伸试棒。
优选的，所述压铸工艺中铝液压铸速度：二速0.23-0.3m/s；三速2.0-2.5m/s。
本发明通过改进在此提供一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明中调整合金化方法，结合一定的压铸工艺，采用标准拉伸样进行性能测试，获得一种中等强度高韧性压铸铝合金材料，本发明中通过大量合金化实验研究发现随着镁含量与锌含量增加而增加，屈服强度能够增加到145MPa以上，抗拉强度能够增加到280MPa以上，但控制好其比例及范围，延伸率依旧可以保持在9%以上；
其二：本发明材料所生产的铝模板具有高强度、高韧性、轻量化、高精密度、少加工、重复利用率高等优势。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的表4数据图；
图2是本发明的表3数据图；
图3是本发明的表2数据图；
图4是本发明的表1数据图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法，本发明的技术方案是：
一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料及其制备方法，按重量百分比计，包括如下组分：Fe含量为1.0-2.0%，Mg含量为4.6-6.5%，Zn含量为0-4.5%，其中杂质总含量小于1%，单个杂质含量小于0.2%，其余为铝。
优选的，所述Fe含量为1.4-1.8wt%。
优选的，所述Mg含量为5.6-6wt%。
优选的，所述Zn含量为0-3wt%。
本发明通过大量合金化实验研究发现，当铝合金中Fe含量为1.0-2.0wt%，Mg含量为4.6-6.5wt%，Zn含量在0-4.5wt%，杂质总含量小于1%，单个量小于0.2%，余量为铝；铝合金压铸件其屈服强度会随着镁含量与锌含量增加而增加到145MPa以上，抗拉强度可以增加到280MPa以上，但控制好其比例及范围，延伸率依旧可以保持在9%以上。
优选的，所述的一种建筑铝模板用中强高韧压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：向冶炼炉中加入纯铝锭，通过冶炼炉对纯铝锭加热到850℃，直至纯铝锭完全融化；
第二步：向完全融化的纯铝锭的冶炼炉中加入铁剂，并控制冶炼炉铝液温度在750-820℃；
第三步：待冶炼炉中铁剂完全融化后，控制冶炼炉的温度处于720-740℃范围内，并向冶炼炉加入镁废与废锌；
第四步：冶炼炉内部的镁废与废锌完全融化后，控制冶炼炉的温度处于670-710℃的范围内；
第五步：对冶炼炉内部铝液进行搅拌，对冶炼炉进行扒渣，并对冶炼炉内部的铝液进行成分化验；
第六步：对铝液进行压铸工艺，通过压铸机进行压铸工作。
优选的，所述铁剂全部融化后，冶炼炉温度降低至720℃-740℃。
优选的，所述冶炼炉内部镁废与废锌全融化后，冶炼炉降温至670-710℃。
优选的，所述成分化验的检测数值在要求范围内，其各金属含量为：Fe含量为1.0-2.0wt%，Mg含量为4.6-6.5wt%，Zn含量在0-4.5wt%，杂质总含量小于1%，单个量小于0.2%，余量为铝。
优选的，所述压铸工艺中铝液温度保持670-710℃范围内进行压铸，模具选择铝合金标准（GB/T13822-2017）拉伸试棒。
优选的，所述压铸工艺中铝液压铸速度：二速0.23-0.3m/s；三速2.0-2.5m/s。
为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识，现列举几个实施例对其做进一步详细说明。
实施例1
原料配比：A00铝锭：100kg，Fe：1.6kg，Mg：6kg，Zn：0kg。
对冶炼炉内部进清理，清除炉壁和炉底上的残留物，向熔炉投入铝锭100kg，固定功率加热升温，直到冶炼炉内部温度上升至850℃，待铝锭完全融化后，向冶炼炉内加入Fe：1.6kg；待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在730℃；向冶炼炉内加入Mg：6kg，待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在700℃；对冶炼炉内部铝液进行搅拌，冶炼炉进行扒渣工作；通过对冶炼炉内部铝液进行检测，检测成分结果（wt%）：Fe 1.69、Mg5.84、Zn0.03，杂质总含量小于1.0，余量为铝；之后铝液温度保持670-710℃范围内，进行压铸，模具选择铝合金标准（GB/T 13822-2017）拉伸试棒，压铸50模成品拉伸试棒，标记为成分1（测试结果如表1）；在本实施例中Zn的添加量为0kg，根据图4中的数据表可知，其延伸率的数值均超过11%，同时其抗拉强度均超过280Mpa，其屈服强度均超过145Mpa。
实施例2
原料配比：A00铝锭：100kg，Fe：1.6kg，Mg：6kg，Zn：1kg。
对冶炼炉内部进清理，清除炉壁和炉底上的残留物，向熔炉投入铝锭100kg，固定功率加热升温，直到冶炼炉内部温度上升至850℃，待铝锭完全融化后，向冶炼炉内加入Fe：1.6kg；待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在730℃；向冶炼炉内加入Mg：6kg、Zn：1kg，待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在700℃；对冶炼炉内部铝液进行搅拌，冶炼炉进行扒渣工作；通过对冶炼炉内部铝液进行检测，检测成分结果（wt%）：Fe1.65、Mg5.89、Zn0.994杂质总含量小于1.0，余量为铝；之后铝液温度保持670-710℃范围内，进行压铸，模具选择铝合金标准（GB/T 13822-2017）拉伸试棒，压铸50模成品拉伸试棒，标记为成分2（测试结果如表2）；在本实施例中Zn的添加量为1kg，根据图3中的数据表可知，其延伸率的数值均超过10%，同时其抗拉强度均超过285Mpa，其屈服强度均超过154Mpa。
实施例2与实施例1的区别在于Zn的含量增加1kg，合金材料的抗拉强度和屈服强度增强，同时其材料的延展率降低。
实施例3
原料配比：A00铝锭：100kg，Fe：1.6kg，Mg：6kg，Zn：2kg。
对冶炼炉内部进清理，清除炉壁和炉底上的残留物，向熔炉投入铝锭100kg，固定功率加热升温，直到冶炼炉内部温度上升至850℃，待铝锭完全融化后，向冶炼炉内加入Fe：1.6kg；待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在730℃；向冶炼炉内加入Mg：6kg、Zn：2kg，待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在700℃；对冶炼炉内部铝液进行搅拌，冶炼炉进行扒渣工作；通过对冶炼炉内部铝液进行检测，检测成分结果（wt%）：Fe1.48、Mg5.57、Zn0.994杂质总含量小于1.0，余量为铝；之后铝液温度保持670-710℃范围内，进行压铸，模具选择铝合金标准（GB/T 13822-2017）拉伸试棒，压铸50模成品拉伸试棒，标记为成分3（测试结果如表3），在本实施例中Zn的添加量为2kg，根据图2中的数据表可知，其延伸率的数值均超过9，同时其抗拉强度均超过295Mpa，其屈服强度均超过158Mpa。
实施例3与实施例1的区别在于Zn的含量增加2kg，合金材料的抗拉强度和屈服强度增加明显，同时其材料的延展率降低。
实施例4
原料配比：A00铝锭：100kg，Fe：1.6kg，Mg：6kg，Zn：3kg。
对冶炼炉内部进清理，清除炉壁和炉底上的残留物，向熔炉投入铝锭100kg，固定功率加热升温，直到冶炼炉内部温度上升至850℃，待铝锭完全融化后，向冶炼炉内加入Fe：1.6kg；待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在730℃；向冶炼炉内加入Mg：6kg、Zn：3kg，待其完全融化后，将冶炼炉内部降低并控制在700℃；对冶炼炉内部铝液进行搅拌，冶炼炉进行扒渣工作；通过对冶炼炉内部铝液进行检测，检测成分结果（wt%）：Fe1.69、Mg5.84、Zn3.04杂质总含量小于1.0，余量为铝；之后铝液温度保持670-710℃范围内，进行压铸，模具选择铝合金标准（GB/T 13822-2017）拉伸试棒，压铸50模成品拉伸试棒，标记为成分4（测试结果如表4），在本实施例中Zn的添加量为3kg，根据图1中的数据表可知，其延伸率的数值均超过9.6%，同时其抗拉强度均超过303Mpa，其屈服强度均超过171Mpa。
实施例4与实施例1的区别在于Zn的含量增加3kg，合金材料的抗拉强度和屈服强度增加明显，同时其材料的延展率降低。
工作原理：首先对冶炼炉内部进行清理，向冶炼炉中加入纯铝锭，通过冶炼炉对纯铝锭加热到850℃，直至纯铝锭完全融化，然后向融化的纯铝锭的冶炼炉中加入铁剂，并控制冶炼炉铝液温度在750-820℃，待冶炼炉中铁剂完全融化后，控制冶炼炉的温度处于720-740℃范围内，并向冶炼炉加入镁废与废锌，冶炼炉内部的镁废与废锌完全融化后，控制冶炼炉的温度处于670-710℃的范围内；通过搅拌设备对冶炼炉内部铝液进行搅拌，然后对冶炼炉进行扒渣，去除冶炼炉内部铝液中的杂质，然后提取冶炼炉内部的铝液进行成分化验，检测成分的各项数值在范围内Fe含量为1.0-2.0wt%，Mg含量为4.6-6.5wt%，Zn含量在0-4.5wt%，杂质总含量小于1%，单个量小于0.2%，余量为铝时，将铝液导入压铸机内，对铝液进行压铸工艺，通过压铸机进行压铸工作，同时压铸时铝液温度控制670-710℃，并且铝液压铸速度：二速0.23-0.3m/s；三速2.0-2.5m/s。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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