本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金。
背景技術(shù)：
鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、汽車、機(jī)械制造等領(lǐng)域中已有大量應(yīng)用，另外鋁合金經(jīng)過(guò)多樣化的表面處理后，既具有閃亮的金屬光澤，表面又十分光滑細(xì)密，因此還成為性能卓越、用途廣泛的室內(nèi)裝飾材料。
但是，鋁合金的熱膨脹系數(shù)比較低，因此當(dāng)溫度發(fā)生較大改變時(shí)產(chǎn)生的脹縮現(xiàn)象更為明顯，因此滿足不了一些工況的要求，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)被人們的財(cái)產(chǎn)和人身安全產(chǎn)生威脅。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金，有效地提高了鋁合金的熱膨脹系數(shù)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金，其特征在于：各組分重量百分比含量為：鈹 1.2%-2.6% ，銅 3.2%-4.5% ，鍺 3.5%-5.6% ，鉻1.6%-3.4% ，稀土元素 0.6%-1.3% ，余量為鋁。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，其特征在于：各組分重量百分比含量為：鈹 1.8%-2.2% ，銅 3.7%-4.1% ，鍺 4.5%-5.6% ，鉻2.1%-3.2% ，稀土元素 0.9%-1.1% ，余量為鋁。
所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
（1）按質(zhì)量百分比稱取鈹 1.2%-2.6% ，銅 3.2%-4.5% ，鍺 4.5%-5.6% ，鉻1.6%-3.4% ，稀土元素 0.6%-1.3% ，鋁 82.6%-89.9% ，混合均勻后得到金屬原料；
（2）將金屬原料軋制形成電極塊，然后將電極塊放置在自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，完成后得到鋁合金坯錠一；
（3）將得到的鋁合金坯錠一用氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，完成后將鋁合金坯錠一放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，完成后得到鋁合金坯錠二；
（4）將鋁合金坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）所述的操作，完成后得到鋁合金坯錠三；
（5）對(duì)鋁合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升至350℃-400℃時(shí)，暫停加熱，然后通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為70:28:2的混合氣體，然后繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到620℃-670℃時(shí)，得到鋁合金液；
（6）對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到725℃-750℃時(shí)暫停加熱10-15分鐘，結(jié)束后再對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到600℃-630℃后進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間為3-5小時(shí)，保溫結(jié)束后將鋁合金液置于400℃-430℃的溫度下進(jìn)行固溶處理，處理時(shí)間為10-16小時(shí)，之后將鋁合金液置于200℃-240℃的溫度下進(jìn)行時(shí)效處理，處理時(shí)間為26-35小時(shí)，完成后得到鋁合金。
本發(fā)明采用真空自耗電極電弧熔煉技術(shù)，反復(fù)進(jìn)行三次熔煉，使金屬材料更好地實(shí)現(xiàn)脫氣、除氧和清楚雜質(zhì)的過(guò)程，從而獲得純凈的金屬材料坯錠；高的熔化速率和電弧加熱區(qū)的精確控制，保證熔化金屬凝固方向的一致性，大大提高了鋁合金的金屬性能。
本發(fā)明先對(duì)鋁合金進(jìn)行去應(yīng)力退火，以去除鋁合金的內(nèi)應(yīng)力，減小變形和開裂傾向，再進(jìn)行再結(jié)晶退火，使冷塑性變形過(guò)程中產(chǎn)生的晶體學(xué)缺陷基本消失，重新形成均勻的晶粒，以消除變強(qiáng)化效應(yīng)和殘留應(yīng)力。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明在鋁合金中加入鍺、鉻等熱膨脹系數(shù)高的金屬，然后經(jīng)過(guò)真空自耗電極電弧熔煉、雙重退火和人工時(shí)效處理，在保證了鋁合金強(qiáng)度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性能的同時(shí)有效地提高了鋁合金的熱膨脹系數(shù)，減小了由于溫度改變而產(chǎn)生的脹縮現(xiàn)象。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)具體實(shí)施方式的描述對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進(jìn)，但只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
實(shí)施例1
本實(shí)施例所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金，各組分重量百分比含量為：鈹 1.7% ，銅 3.7% ，鍺 4.4% ，鉻2.0% ，稀土元素 0.8% ，鋁 87.4% 。
本實(shí)施例所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金的制備方法，包括以下步驟：
（1）按質(zhì)量百分比稱取鈹 1.7% ，銅 3.7% ，鍺 4.4% ，鉻2.0% ，稀土元素 0.8% ，鋁 87.4% ，混合均勻后得到金屬原料；
（2）將金屬原料軋制形成電極塊，然后將電極塊放置在自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，完成后得到鋁合金坯錠一；
（3）將得到的鋁合金坯錠一用氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，完成后將鋁合金坯錠一放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，完成后得到鋁合金坯錠二；
（4）將鋁合金坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）所述的操作，完成后得到鋁合金坯錠三；
（5）對(duì)鋁合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升至380℃時(shí)，暫停加熱，然后通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為70:28:2的混合氣體，然后繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到640℃時(shí)，得到鋁合金液；
（6）對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到740℃時(shí)暫停加熱14分鐘，結(jié)束后再對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到620℃后進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間為3.5小時(shí)，保溫結(jié)束后將鋁合金液置于410℃的溫度下進(jìn)行固溶處理，處理時(shí)間為14小時(shí)，之后將鋁合金液置于230℃的溫度下進(jìn)行時(shí)效處理，處理時(shí)間為28小時(shí)，完成后得到鋁合金。
（7）將鋁合金軋制成鋁合金板材。
性能測(cè)試：
測(cè)試方法：
取實(shí)施例1制得的鋁合金板材20件，分別測(cè)量出長(zhǎng)度，然后取平均值得L，將鋁合金板材均加熱至100℃，保溫1小時(shí)，隨空氣冷卻至室溫，測(cè)量出此時(shí)的長(zhǎng)度，取平均值得L1;
測(cè)試結(jié)果：
利用公式熱膨脹系數(shù)a=（L1-L）/（L*ΔT）,測(cè)得a=3.185*10-5，而一半的鋁合金的熱膨脹系數(shù)為2.38*10-5。
實(shí)施例2
本實(shí)施例采用優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金，各組分重量百分比含量為：鈹 2.0% ，銅 3.9% ，鍺 5.1% ，鉻2.6% ，稀土元素 1.0% ，鋁 85.4% 。
本實(shí)施例所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金的制備方法，包括以下步驟：
（1）按質(zhì)量百分比稱取鈹 2.0% ，銅 3.9% ，鍺 5.1% ，鉻2.6% ，稀土元素 1.0% ，鋁 85.4% ，混合均勻后得到金屬原料；
（2）將金屬原料軋制形成電極塊，然后將電極塊放置在自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，完成后得到鋁合金坯錠一；
（3）將得到的鋁合金坯錠一用氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，完成后將鋁合金坯錠一放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，完成后得到鋁合金坯錠二；
（4）將鋁合金坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）所述的操作，完成后得到鋁合金坯錠三；
（5）對(duì)鋁合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升至370℃時(shí)，暫停加熱，然后通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為70:28:2的混合氣體，然后繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到650℃時(shí)，得到鋁合金液；
（6）對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到735℃時(shí)暫停加熱13分鐘，結(jié)束后再對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到615℃后進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間為4小時(shí)，保溫結(jié)束后將鋁合金液置于415℃的溫度下進(jìn)行固溶處理，處理時(shí)間為13小時(shí)，之后將鋁合金液置于220℃的溫度下進(jìn)行時(shí)效處理，處理時(shí)間為31小時(shí)，完成后得到鋁合金。
（7）將鋁合金軋制成鋁合金板材。
性能測(cè)試：
測(cè)試方法：
取實(shí)施例1制得的鋁合金板材20件，分別測(cè)量出長(zhǎng)度，然后取平均值得L，將鋁合金板材均加熱至100℃，保溫1小時(shí)，隨空氣冷卻至室溫，測(cè)量出此時(shí)的長(zhǎng)度，取平均值得L1;
測(cè)試結(jié)果：
利用公式熱膨脹系數(shù)a=（L1-L）/（L*ΔT）,測(cè)得a=3.264*10-5，而一半的鋁合金的熱膨脹系數(shù)為2.38*10-5。
實(shí)施例3
本實(shí)施例所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金，各組分重量百分比含量為：鈹 1.2% ，銅 3.2% ，鍺 3.5% ，鉻1.6% ，稀土元素 0.6% ，鋁 89.9% 。
本實(shí)施例所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金的制備方法，包括以下步驟：
（1）按質(zhì)量百分比稱取鈹 1.2% ，銅 3.2% ，鍺 4.5% ，鉻1.6% ，稀土元素 0.6% ，鋁 89.9% ，混合均勻后得到金屬原料；
（2）將金屬原料軋制形成電極塊，然后將電極塊放置在自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，完成后得到鋁合金坯錠一；
（3）將得到的鋁合金坯錠一用氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，完成后將鋁合金坯錠一放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，完成后得到鋁合金坯錠二；
（4）將鋁合金坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）所述的操作，完成后得到鋁合金坯錠三；
（5）對(duì)鋁合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升至350℃時(shí)，暫停加熱，然后通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為70:28:2的混合氣體，然后繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到620℃時(shí)，得到鋁合金液；
（6）對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到725℃時(shí)暫停加熱10分鐘，結(jié)束后再對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到600℃后進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間為3小時(shí)，保溫結(jié)束后將鋁合金液置于400℃的溫度下進(jìn)行固溶處理，處理時(shí)間為10小時(shí)，之后將鋁合金液置于200℃的溫度下進(jìn)行時(shí)效處理，處理時(shí)間為26小時(shí)，完成后得到鋁合金。
（7）將鋁合金軋制成鋁合金板材。
性能測(cè)試：
測(cè)試方法：
取實(shí)施例1制得的鋁合金板材20件，分別測(cè)量出長(zhǎng)度，然后取平均值得L，將鋁合金板材均加熱至100℃，保溫1小時(shí)，隨空氣冷卻至室溫，測(cè)量出此時(shí)的長(zhǎng)度，取平均值得L1;
測(cè)試結(jié)果：
利用公式熱膨脹系數(shù)a=（L1-L）/（L*ΔT）,測(cè)得a=3.058*10-5，而一半的鋁合金的熱膨脹系數(shù)為2.38*10-5。
實(shí)施例4
本實(shí)施例所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金，各組分重量百分比含量為：鈹 2.6% ，銅 4.5% ，鍺 5.6% ，鉻3.4% ，稀土元素 1.3% ，鋁 82.6% 。
本實(shí)施例所述的一種高熱膨脹系數(shù)鋁合金的制備方法，包括以下步驟：
（1）按質(zhì)量百分比稱取鈹 2.6% ，銅 4.5% ，鍺 5.6% ，鉻3.4% ，稀土元素 1.3% ，鋁 89.9% ，混合均勻后得到金屬原料；
（2）將金屬原料軋制形成電極塊，然后將電極塊放置在自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，完成后得到鋁合金坯錠一；
（3）將得到的鋁合金坯錠一用氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，完成后將鋁合金坯錠一放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，完成后得到鋁合金坯錠二；
（4）將鋁合金坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）所述的操作，完成后得到鋁合金坯錠三；
（5）對(duì)鋁合金坯錠三進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升至400℃時(shí)，暫停加熱，然后通入空氣、二氧化碳和四氟乙烷體積比為70:28:2的混合氣體，然后繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到670℃時(shí)，得到鋁合金液；
（6）對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到750℃時(shí)暫停加熱15分鐘，結(jié)束后再對(duì)鋁合金液進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到630℃后進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間為5小時(shí)，保溫結(jié)束后將鋁合金液置于430℃的溫度下進(jìn)行固溶處理，處理時(shí)間為16小時(shí)，之后將鋁合金液置于240℃的溫度下進(jìn)行時(shí)效處理，處理時(shí)間為35小時(shí)，完成后得到鋁合金。
（7）將鋁合金軋制成鋁合金板材。
性能測(cè)試：
測(cè)試方法：
取實(shí)施例1制得的鋁合金板材20件，分別測(cè)量出長(zhǎng)度，然后取平均值得L，將鋁合金板材均加熱至100℃，保溫1小時(shí)，隨空氣冷卻至室溫，測(cè)量出此時(shí)的長(zhǎng)度，取平均值得L1;
測(cè)試結(jié)果：
利用公式熱膨脹系數(shù)a=（L1-L）/（L*ΔT）,測(cè)得a=3.034*10-5，而一半的鋁合金的熱膨脹系數(shù)為2.38*10-5。
本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。