一種鋁合金電梯制動盤及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于鑄造與熱處理金屬材料領域，具體涉及一種鋁合金電梯制動盤及其制備方法。特指先采用擠壓鑄造技術制備鋁合金電梯制動盤，之后進行固溶處理，使其形成過飽和固溶體，起到固溶強化的作用，再進行深冷處理，細化晶粒，并對材料起到預時效的作用，最后對合金進行時效處理，析出第二相，提高材料的綜合力學性能。本發明特點：綠色環保，經濟適用性強，加工試樣尺寸穩定，能顯著提高合金的機械性能。屬于擠壓鑄造與新型熱處理相結合的復合處理方法制備一種鋁合金電梯制動盤。
【專利說明】
一種鋁合金電梯制動盤及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于鑄造與熱處理金屬材料領域，具體涉及一種鋁合金電梯制動盤及其制備方法。【背景技術】
[0002]隨著國內城市化的高速發展，高層建筑日益增多，然而由于電梯事故頻發，電梯安全問題已經成為了國內關注的熱點話題。電梯制動盤為電梯安全的關鍵部件，傳統制作材料灰鑄鐵由于力學性能相對較低和密度大的缺點，已經無法滿足電梯制動盤的生產需求， 鋁合金有望憑借其良好的力學性能和質量輕的特點取代灰鑄鐵成為制動盤的制作材料。擠壓鑄造為傳統鑄造的延伸，具有消除傳統鑄造缺陷(氣孔、疏松、縮孔、裂紋)和工件尺寸穩定性好的特點。目前，鋁合金的加工方法主要為傳統熱處理和塑性變形，但是傳統熱處理對材料性能的提高有限，并且時效處理所需時間過長，影響加工效率。深冷處理可以起到預時效的作用，縮短時效時間，同時細化晶粒，提高材料的強韌性。
【發明內容】
[0003]本發明針對現有技術的不足，即傳統鑄造缺陷多和時效處理時間過長，提出一種鋁合金電梯制動盤及其制備方法。
[0004]本發明是為了提高鋁合金的性能，提供了一種鋁合金的加工工藝。即先采用擠壓鑄造技術制備電梯制動盤鋁合金，消除鑄造缺陷，再進行固溶處理，使其形成過飽和固溶體，起到固溶強化的作用;然后再進行深冷處理，細化晶粒，并對材料起到預時效的作用，最后對合金進行時效處理，析出第二相，提高材料的綜合力學性能。
[0005] —種鋁合金電梯制動盤，所述制動盤的化學成分及含量為:硅:12-15 wt.%;銅:3-5界1:.%;鋅:1-2￥1:.%;儀:0.3-〇.8￥1:.%;余量為錯。
[0006] —種鋁合金電梯制動盤的制備方法，包括如下步驟:(1)將硅、銅、鋅、鎂、鋁按比例混合，采用擠壓鑄造技術制備鋁合金電梯制動盤;(2)將步驟制得的鋁合金電梯制動盤進行固溶處理;再進行深冷處理，最后對合金進行時效處理。
[0007] 步驟(1)中，所述硅、銅、鋅、鎂、鋁的用量比例為:硅:12-15 wt.%，銅:3-5 wt.%， 鋅:1-2?^.%，鎂:0.3-0.8￥1:.%，余量為錯。
[0008] 步驟(1)中，所述擠壓鑄造時，澆注溫度為780-860°C，模具溫度為360-390°C。[〇〇〇9] 步驟(2)中，所述固溶處理是在真空爐中進行，升溫速度為20-30°C/min，并在580-600°C保溫5-7小時，出爐后置于水中冷卻。
[0010]步驟(2)中，所述深冷處理的介質為液氮，冷卻方式為霧化噴射，降溫速度為30-36 °C /min，保溫溫度為-196 °C，保溫時間為5?50h。
[0011]所述深冷處理時間分為8-10個階段，每個階段間隔5h，間隔期間試樣置于室溫環境。
[0012] 步驟(2)中，所述時效處理加熱溫度為165-180°C，保溫時間為7-10h，空冷。
[0013]本發明的有益效果:(1)相對于傳統的鑄造來說，擠壓鑄造大幅度減少了鑄造過程中缺陷的產生。深冷處理起到預時效的作用，縮短了時效時間，并且提高了材料的強韌性。
[0014] (2 )相比于傳統的加工方法，擠壓鑄造+固溶+深冷+時效處理方法制備的材料的力學性能得到大幅度提升。
[0015]【具體實施方式】:鋁合金深冷工藝的具體實施過程如下:采用擠壓鑄造技術制備鋁合金，之后進行固溶處理，再進行深冷處理，最后對合金進行時效處理。
[0016]實施例1:采用擠壓鑄造，澆注溫度為780°C，模具溫度為360°C，制備鋁合金電梯制動盤，其化學成分為娃:12% wt.%，銅:3% wt.%，鎂:0.3%wt.%，鋅:2%wt.%，余量為鋁;然后進行固溶處理，580°C X 5h，再進行深冷處理，5h;最后進行時效處理，165°C X 7h，。 結果表明相比于傳統鑄造鋁合金，鑄造缺陷減少58%，布氏硬度達到137,抗拉強度達到 280MPa，伸長率達到21%，摩擦系數達到0.33,磨損量為0.19 %。[〇〇17]實施例2:采用擠壓鑄造，澆注溫度為800°C，模具溫度為370°C，制備鋁合金電梯制動盤，其化學成分為娃:13% wt.%，銅:4% wt.%，鎂:0.45^1:.%，鋅:1.8%￥1:.%，余量為鋁;然后進行固溶處理590°C X6h，再進行深冷處理(15h);最后進行時效處理170°C X8h，結果表明:相比于傳統鑄造鋁合金，鑄造缺陷減少60%，布氏硬度達到140,抗拉強度達到 270MPa，伸長率達到20%，摩擦系數達到0.4，磨損量為0.2%。
[0018]實施例3:采用擠壓鑄造，澆注溫度為810°C，模具溫度為380°C，制備鋁合金電制動盤，其化學成分為娃:13%?^.%，銅；5%￥1:.%，鎂:0.5%￥1:.%，鋅:1.9%￥1:.%，余量為鋁;最后進行固溶處理590°C X7h，再進行深冷處理(20h);最后進行時效處理170°C X9h。結果表明相比于傳統鑄造鋁合金，鑄造缺陷減少59%，布氏硬度達到139,抗拉強度達到 282MPa，伸長率達到24%，摩擦系數達到0.36，磨損量為0.24%。[〇〇19]實施例4:采用擠壓鑄造，澆注溫度為820°C，模具溫度為380°C，制備鋁合金電梯制動盤，其化學成分為娃:14% wt.%，銅:3% wt.%，鎂:0.6%wt.%，鋅:1.3%wt.%，余量為鋁；最后進行固溶處理590°CX7h，再進行深冷處理(30h);最后進行時效處理170°CX10h。 結果表明，相比于傳統鑄造鋁合金，鑄造缺陷減少65%，布氏硬度達到143,抗拉強度達到 272MPa，伸長率達到17%，摩擦系數達到0.38，磨損量為0.22%。
[0020]實施例5:采用擠壓鑄造，澆注溫度為840°C，模具溫度為390°C，制備鋁合金電梯制動盤，其化學成分為娃:15% wt.%，銅:3% wt.%，鎂:0.7%wt.%，鋅:2%wt.%，余量為鋁；然后進行固溶處理(600 °C X 7h)，再進行深冷處理(40h)，并且深冷處理時間分為8個階段，每個階段間隔5小時，間隔期間試樣置于室溫環境;最后進行時效處理(180°CX9h)。結果表明相比于傳統鑄造鋁合金，鑄造缺陷減少58%，布氏硬度達到139,抗拉強度達到 281MPa，伸長率達到22%，摩擦系數達到0.36，磨損量為0.28%。[〇〇21]實施例6:采用擠壓鑄造，澆注溫度為860°C，模具溫度為390°C，制備鋁合金電梯制動盤，其化學成分為娃:15% wt.%，銅:5% wt.%，鎂:0.8%wt.%，鋅:l%wt.%，余量為鋁;然后進行固溶處理(600 °CX7h)，再進行深冷處理(50h)，并且深冷處理時間分為10個階段，每個階段間隔5小時，間隔期間試樣置于室溫環境;最后進行時效處理180°CX10h。結果表明相比于傳統鑄造鋁合金，鑄造缺陷減少69%，布氏硬度達到142,抗拉強度達到286MPa， 伸長率達到20%，摩擦系數達到0.3,磨損量為0.16%。
【主權項】
1.一種鋁合金電梯制動盤，其特征在于，所述制動盤的化學成分及含量為:硅:12-15 界1:.%;銅:3-5￥1:.%;鋅:1-2￥1:.%;儀:0.3-〇.8￥1:.%;余量為錯。2.—種鋁合金電梯制動盤的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)將硅、銅、鋅、鎂、鋁按比例混合，采用擠壓鑄造技術制備鋁合金電梯制動盤；(2)將步驟制得的鋁合金電梯制動盤進行固溶處理;再進行深冷處理，最后對合金進行 時效處理。3.根據權利要求2所述的一種鋁合金電梯制動盤的制備方法，其特征在于，步驟(1)中， 所述硅、銅、鋅、鎂、鋁的用量比例為:硅:12-15 wt.%，銅:3-5 wt.%，鋅:1-2 wt.%，鎂:0.3-0.8 wt.%，余直為錯。4.根據權利要求2所述的一種鋁合金電梯制動盤的制備方法，其特征在于，步驟(1)中， 所述擠壓鑄造時，澆注溫度為780-860 °C，模具溫度為360-390 °C。5.根據權利要求2所述的一種鋁合金電梯制動盤的制備方法，其特征在于，步驟(2)中， 所述固溶處理是在真空爐中進行，升溫速度為20-30 °C/min，并在580-600 °C保溫5-7小時， 水冷。6.根據權利要求2所述的一種鋁合金電梯制動盤的制備方法，其特征在于，步驟(2)中， 所述深冷處理的介質為液氮，冷卻方式為霧化噴射，降溫速度為30-40°C/min，保溫溫度為-196°(:，保溫時間為5~5011。7.根據權利要求6所述的一種鋁合金電梯制動盤的制備方法，其特征在于，所述深冷處 理時間分為8-10個階段，每個階段間隔5h，間隔期間試樣置于室溫環境。8.根據權利要求2所述的一種鋁合金電梯制動盤的制備方法，其特征在于，步驟(2)中， 所述時效處理加熱溫度為165-180°C，保溫時間為7-10h，空冷。
【文檔編號】C22F1/02GK105970034SQ201610540222
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】魏坤霞, 田振乾, 魏偉, 杜慶柏, 胡靜
【申請人】常州大學