本申请涉及金属材料,例如涉及一种铝合金、导电轨型材及其制备方法。
背景技术:
1、导电轨(又名电力轨或第三轨)用于轨道交通运输系统中,将电力传送至轨道车辆。铝合金具有比强度高、导电率高的特点,因而被广泛应用于制作导电轨。随着现代轨道交通的快速发展,铝合金导电轨型材作为供电系统的关键材料,需求量不断增加。
2、相关技术中,铝合金导电轨型材普遍采用常规的6063铝合金或者6101铝合金,材料的强度和导电率偏低。
3、在实现本公开实施例的过程中,发现相关技术中至少存在如下问题:
4、相关技术中的铝合金导电轨型材的强度和导电率偏低,不利于导电轨的使用寿命及运营成本。
技术实现思路
1、为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解,下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围,而是作为后面的详细说明的序言。
2、本公开实施例提供了一种铝合金、导电轨型材及其制备方法,以解决铝合金导电轨型材的强度和导电率偏低,以及铝合金导电轨型材制备工艺生产环节多、生产工艺复杂、成本高、能耗高及成材率低的问题。
3、在一些实施例中,提供了一种铝合金,按质量百分比,包括以下组分:mg:0.5%至0.65%;si:0.6%至0.7%;fe≤0.12%;y:0.3%至0.5%;b:0.01%至0.05%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。
4、在一些实施例中,提供了一种导电轨型材,按质量百分比,包括以下组分:mg:0.5%至0.65%;si:0.6%至0.7%;fe≤0.12%;y:0.3%至0.5%;b:0.01%至0.05%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。
5、可选地,按质量百分比,导电轨型材包括以下组分:mg:0.55%至0.60%;si:0.60%至0.65%;fe:0.1%至0.12%;y:0.40%至0.45%;b:0.03%至0.04%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。
6、可选地,按质量百分比,导电轨型材包括以下组分:mg:0.57%;si:0.62%;fe:0.11%;y:0.42%;b:0.03%;余量为al和不可避免的其它杂质元素。
7、可选地,导电轨型材的抗拉强度≥260mpa,导电率≥50%iacs,伸长率能够达到6.5%。
8、可选地,导电轨型材的抗拉强度≥280mpa,导电率≥56%iacs,伸长率能够达到5%。
9、在一些实施例中,提供了一种导电轨型材的制备方法,包括:准备原料;将原料精炼后获得的精炼熔体进行浇注并铸造、挤出得到铝合金型材;铝合金型材经淬火、拉伸矫直和时效处理后得到导电轨型材。
10、可选地,铸造温度为700℃至710℃;
11、可选地,在浇注并铸造过程中进行冷却。以提高浇注/铸造效率。
12、可选地,冷却包括水冷;其中,冷却水的温度为10℃至40℃。
13、可选地,在挤出过程中,控制挤出温度为480℃至520℃,挤出速度为2m/min至5m/min。
14、可选地,时效处理的加热温度为150℃至170℃,时效处理的保温时间12小时至20小时。
15、可选地,精炼熔体通过以下步骤获得:将铝锭、含硅材料、铝钇合金混合后进行熔炼,随后加入镁锭进行熔化,得到熔液;在熔液中加入硼剂进行硼化处理,然后搅拌、除气、过滤,得到精炼熔体。其中,含硅材料包括硅剂和/或铝硅合金。
16、可选地,将原料精炼后获得的精炼熔体进行浇注并铸造、挤出得到铝合金型材;包括:将原料精炼后获得的精炼熔体浇入水冷式连续铸挤设备,得到铝合金坯体。
17、本公开实施例提供的铝合金、导电轨型材及其制备方法,可以实现以下技术效果:
18、本公开实施例提供的铝合金和导电轨型材,两者具有相同的组分,均通过控制化学成分,元素mg和si在合金中形成强化相,提高了铝合金/导电轨型材的抗拉强度;元素b与合金中的微量杂质元素cr、v、ti等进行反应,降低了杂质元素对铝合金/导电轨型材电导率的影响;稀土元素y降低fe和si等固溶元素在合金中的固溶度,减少了因溶质原子固溶引起的晶格畸变和对电子的散射作用,提高铝合金/导电轨型材的抗拉强度、导电性能等。
19、本公开实施例提供的导电轨型材的制备方法,通过按照前述导电轨型材(或铝合金)的成分准备原料,将原料熔炼后浇注成型并挤出获得铝合金型材,然后,通过淬火步骤,使铝合金型材快速冷却。通过矫直拉伸步骤,能够消除挤出过程和淬火过程中产生的残余应力,提高导电轨型材的抗拉强度。通过时效处理步骤,固溶元素充分析出,减少了因溶质原子固溶引起的晶格畸变和对电子的散射作用,提高合金的导电性能。
20、以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的,不用于限制本申请。
1.一种铝合金,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:
2.一种导电轨型材,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:
3.根据权利要求2所述的导电轨型材,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:
4.根据权利要求2所述的导电轨型材,其特征在于,按质量百分比,包括以下组分:
5.根据权利要求2至4任一项所述的导电轨型材,其特征在于,导电轨型材的抗拉强度≥260mpa,导电率≥50%iacs,伸长率能够达到6.5%。
6.根据权利要求2至4任一项所述的导电轨型材,其特征在于,导电轨型材的抗拉强度≥280mpa,导电率≥56%iacs,伸长率能够达到5%。
7.一种导电轨型材的制备方法,其特征在于,包括:
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,铸造温度为700℃至710℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在浇注并铸造过程中进行水冷;其中,冷却水的温度为10℃至40℃。
10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,铝合金型材的挤出温度为480℃至520℃,铝合金型材的挤出速度为2m/min至5m/min。
11.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,时效处理的加热温度为150℃至170℃,时效处理的保温时间12小时至20小时。
12.根据权利要求7至11任一项所述的制备方法,其特征在于,精炼熔体通过以下步骤获得:
13.根据权利要求7至11任一项所述的制备方法,其特征在于,将原料精炼后获得的精炼熔体进行浇注并铸造、挤出得到铝合金型材;包括: